1UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA

INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA

TRABAJO DE GRADUACIÓN

“DISEÑO DE UN HORNO ELÉCTRICO POR ARCO

CON CAPACIDAD DE 500 kg. PARA EL TALLER

DE FUNDICIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA Y

ELECTROMECÁNICA”

AUTOR:

JHONNY FREDDY COPA ROQUE

TUTOR:

ING. OLKER MALDONADO URIA

ORURO, 2009

2UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA

DISEÑO DE UN HORNO ELÉCTRICO POR ARCO CON

CAPACIDAD DE 500 kg. PARA EL TALLER DE

FUNDICIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA Y

ELECTROMECÁNICA

PROYECTO DE GRADO SOMETIDO A LA UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO

PARA LA OBTENCIÓN DEL GRADO DE LICENCIADO EN INGENIERÍA

ELECTROMECÁNICA.

AUTOR:

JHONNY FREDDY COPA ROQUE

TUTOR:

ING. OLKER MALDONADO URÍA

TRIBUNALES:

ING. RAÚL MAMANI GONZALES

ING. BENIGNO RÍOS CONDORI

ING. EDGAR FREDDY CRUZ PÉREZ

ORURO, JUNIO DE 2009

3

DEDICATORIA

A Dios por ser mi constante guía.

A mis padres y hermanos por su apoyo incansable.

A mi esposa Sandra y a mí querida hijita Madai por su

constante colaboración y comprensión. Quienes a

través del tiempo supieron inculcarme que con estudio

y sacrificio pueden lograrse muchas cosas en la vida.

4

AGRADECIMIENTOS

La conclusión del presente trabajo implica deuda de

gratitud con muchas personas e instituciones, cuya

cooperación han contribuido grandemente a este

proyecto.

En principio expreso mis mas sinceros agradecimientos

a toda la planta docente de la carrera de INGENIERÍA

MECÁNICA ELECTROMECÁNICA, INGENIERÍA ELÉCTRICA e

INGENIERÍA INDUSTRIAL, mas toda la planta docente del

CICLO BÁSICO, por darme la formación académica

adecuada, sin la cual hubiera sido imposible la buena

ejecución del presente proyecto.

De igual manera quiero hacer llegar un agradecimiento

profundo al Ing. Olker Maldonado Uría por su

colaboración desinteresada, siendo para mí una gran

satisfacción el haber trabajado bajo su tutoría y

poder contribuir al constante crecimiento de la

carrera.

Asimismo a mis compañeros y amigos que me colaboraron

en la realización de este proyecto; a todos ellos,

muchas gracias.

5CONTENIDO

Pag.

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

1.1 ANTECEDENTES 1

1.1.1 PRODUCCIÓN DEL HIERRO Y ACERO 1

1.2 PROBLEMATIZACIÓN 4

1.3 OBJETIVOS 6

1.3.1 OBJETIVO GENERAL 6

1.3.2 OBJETIVO ESPECÍFICO 6

1.4 JUSTIFICACIÓN 6

1.5 MARCO METODOLÓGICO 7

CAPÍTULO II PROCESOS DE FUNDICIÓN

2.1 MARCO TEÓRICO 8

2.1.1 HORNOS ELÉCTRICOS 8

2.1.2 HISTORIA 8

2.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS HORNOS ELÉCTRICOS 10

2.2.1 HORNO DE RESISTENCIA 10

2.2.2 DE ARCO VOLTAICO 10

2.2.3 DE INDUCCIÓN 11

2.3 CARACTERÍSTICAS DE LOS ACEROS 14

2.4 ESTRUCTURA GENERAL DE UN HORNO POR ARCO 17

2.4.1 PARTE MECÁNICA 18

2.4.2 PARTE ELÉCTRICA 18

2.4.3 ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS 19

CAPÍTULO III SISTEMA ELÉCTRICO

3.1 ARCO ELÉCTRICO 20

3.2 APLICACIONES DEL ARCO ELÉCTRICO 21

3.3 APLICACIONES EN HORNOS ELÉCTRICOS DE ARCO 21

3.4 SISTEMA ELÉCTRICO DEL HORNO POR ARCO 21

3.5 EFECTOS ELÉCTRICOS SOBRE LA LÍNEA DE SUMINISTRO 24

6 3.5.1 GENERALIDADES 24

3.5.2 PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE OPERACIÓN 24

3.5.3 PRODUCTIVIDAD Y CONSUMO DE ENERGÍA 25

3.5.4 REDUCCIÓN DE LOS CONSUMOS DE ELECTRODOS 27

3.5.5 AUMENTO DE LA PRODUCTIVIDAD DE LOS HORNOS DE ARCO A TRAVES DEL AUMENTO DE LA TENSIÓN SECUNDARIA DE LOS TRANSFORMADORES 28

3.5.6 FLICKER PROVOCADO POR LOS HORNOS DE ARCO 29

3.5.7 FUERZAS ELECTRODINÁMICAS PROVOCADAS POR LAS CORRIENTES QUE CIRCULAN POR LOS BRAZOS Y ELECTRODOS 30

3.5.8 ROTACIÓN DE FASES Y APRIETE DE LOS ELECTRODOS 31

3.5.9 DESGASTE DE REFRACTARIOS 31

3.5.10 OPERACIÓN EN EL PERÍODO DE ESCORIA ESPUMOSA CON ALTOS FACTORES DE POTENCIA (COS FI) 32

3.5.11 ESPECIFICACIÓN DE TRANSFORMADORES Y REACTORES 33

3.5.12 CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA – BANCOS DE CAPACITORES 33

3.5.13 ARMÓNICAS Y FILTROS DE ARMÓNICAS 34

3.5.14 SOBRETENSIONES 35

3.5.15 PROTECCIÓN CONTRA SOBRECORRIENTE 36

3.6 ELECTRODOS 37

3.6.1 EL CARBONO 37

3.6.2 CARACTERÍSTICAS SECUNDARIAS 37

3.6.3 APLICACIONES 38

3.6.4 HISTORIA 39

3.6.5 ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN 40

3.6.6 PRECAUCIONES 40

3.6.7 ELECTRODO DE CARBÓN O GRAFITO 41

3.6.8 COMPOSICIÓN DE LOS ELECTRODOS 42

3.6.9 APLICACIONES PRINCIPALES 42

3.6.10 USOS 42

3.7 MEDIDAS DE AHORRO GENERALES 43

73.8 MEDIDAS ADICIONALES PARA HORNOS DE ARCO ELÉCTRICO 44

CAPÍTULO IV ESTRUCTURA MECÁNICA

4.1 HORNOS DE ARCO ELÉCTRICO 45

4.2 ESTRUCTURA 46

4.3 OPERACIÓN DEL HORNO 47

4.4 EJEMPLO DE UN HORNO PARA COLADA CONTÍNUA 48

4.5 BALANCE ENERGÉTICO 49

4.5.1 GENERALIDADES 49

4.5.2 COMPONENTES BÁSICOS DEL BALANCE ENERGÉTICO 50

4.5.3 BALANCE ENERGÉTICO EN FUNCIONAMIENTO ESTABLE 52

4.5.4 BALANCE ENERGÉTICO EN FUNCIONAMIENTO REAL 54

4.6 LADRILLOS REFRACTARIOS 55

4.6.1 LADRILLOS REFRACTARIOS CON ALTO CONTENIDO EN ALUMINA 55

4.6.2 LADRILLOS REFRACTARIOS CON ALTO CONTENIDO DE SÍLICE 55

4.7 CARACTERÍSTICAS DE LOS LADRILLOS REFRACTARIOS 56

4.8 MANTENIMIENTOS EN HORNOS 57

4.8.1 PREVENTIVO 58

4.8.2 PREDICTIVO 59

4.8.3 FALLAS FRECUENTES 60

4.9 NORMAS PARA HORNOS 60

4.9.1 REGULACIONES PARA ACTIVIDADES PELIGROSAS 61

4.9.2 UBICACIÓN Y CONSTRUCCIÓN 61

4.9.3 CONTROLES DE SEGURIDAD 62

4.9.4 CONTROL DE FUEGO 62

4.9.5 NORMAS A NIVEL INTERNACIONAL 62

4.10 NUEVAS TECNOLOGÍAS 63

4.10.1 SENSORES Y CONTROL DE PROCESOS 63

4.10.2 MATERIALES AVANZADOS PARA TEMPERATURAS ALTAS 63

4.10.3 SISTEMAS DE GENERACIÓN DE CALOR 64

8 4.10.4 SISTEMAS DE CONTENCIÓN DE CALOR 64

4.10.5 SISTEMAS DE RECUPERACIÓN DE CALOR 65

4.10.6 SISTEMAS DE CONTROL DE EMISIONES 65

4.10.7 ENTRADAS AUXILIARES 65

CAPÍTULO V CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS EN HORNOS ELÉCTRICOS DE ARCO – CORRELACIÓN CON LOS FACTORES DE OPERACIÓN

5.1 INTRODUCCIÓN 67

5.2 CONSUMO DE PUNTA Qt (kg/h)Y CONSUMO LINEAL Lc (cm/h) 68

5.3 CONSUMO TOTAL DE ELECTRODOS, Qt (kg/h) 69

5.4 CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS, Qs(kg/t) 71

5.5 APLICACIÓN PRÁCTICA DE LA FÓRMULA DE Qs (kg/t) 72

5.6 RELACIÓN “CONSUMO DE ELECTRODOS/CONSUMO DE ENERGÍA” 73

5.7 CONICIDAD DE LOS ELECTRODOS – DESGASTE LATERAL 73

5.8 APLICACIÓN PRÁCTICA DE LA FÓRMULA COMPLETA DEL CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS Qs (kg/t) 75

5.9 CONCLUSIONES – FACTORES QUE AFECTAN EL CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS 77

5.10 PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE OPERACIÓN DEL PROYECTO 77

CAPÍTULO VI INGENIERÍA DEL PROYECTO

6.1 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD 80

6.1.1 FÓRMULAS A UTILIZAR 80

6.1.2 CÁLCULO DEL VOLUMEN Y PESO MATERIAL A FUNDIR 81

6.2 DIMENSIONES DE LA ESTRUCTURA 81

6.2.1 DIÁMETRO DEL BAÑO (METAL LÍQUIDO) 81

6.2.2 ALTURA DE LA CUBA O CÁMARA DE REACCIÓN 81

6.2.3 ESPESOR DE LA PLANCHA 82

6.2.4 FLECHA DE LA BÓVEDA, TECHO O TAPA Dr (De 15%) 82

6.3 ESPESOR LADRILLO REFRACTARIO (SECTOR CILINDRO) 82

6.3.1 CALCULANDO EL RADIO EXTERIOR 83

6.3.2 CALCULANDO ÁREAS INTERNA Y EXTERNA DE LAS PAREDES DEL HORNO 83

9 6.3.3 CÁLCULO ÁREA MEDIA LOGARÍTMICA 83

6.3.4 DETERMINACIÓN COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD (LADRILLO) 84

6.4 CÁLCULO ESPESOR PAREDES (SECTOR SEMIESFERA INFERIOR) 84

6.4.1 CÁLCULO EXTERIOR SEMIESFERA INFERIOR 85

6.4.2 CALCULANDO LAS ÁREAS INTERNA Y EXTERNA DE LAS PAREDES DEL HORNO 85

6.4.3 CÁLCULO DEL ÁREA MEDIA LOGARÍTMICA 85

6.4.4 CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD NECESARIA DEL LADRILLO EN LA PARTE DE LA SEMIESFERA 86

6.5 CÁLCULO ESPESOR REFRACTARIO (SECTOR TECHO O BÓVEDA) 86

6.5.1 CALCULANDO LAS ÁREAS INTERNA Y EXTERNA TECHO O BÓVEDA 87

6.5.2 CÁLCULO DEL ÁREA MEDIA LOGARÍTMICA 87

6.5.3 CÁLCULO COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD NECESARIA DEL TECHO O BÓVEDA 87

6.6 CÁLCULO DE LA PRODUCTIVIDAD Y CONSUMO DE ENERGÍA 88

6.7 DISPOSICIÓN DE ELECTRODOS 88

6.8 DIMENSIONADO PORTAELECTRODOS 90

6.8.1 CÁLCULO ÁREA DE LA JUNTA COBRE (PORTAELECTRODO) Y ELECTRODO (CARBÓN GRAFITO) 90

6.8.2 CÁLCULO DEL ÁREA DE LA JUNTA 90

6.8.3 CÁLCULO PERÍMETRO DEL ELECTRODO 90

6.8.4 CÁLCULO ALTURA DEL PORTAELECTRODO 91

6.8.5 CÁLCULO ESPESOR DEL PORTAELECTRODOS 91

6.9 CÁLCULO DEL ENGRANE DE VOLTEO 93

6.9.1 PARA EL ENGRANE DE VOLTEO 1 95

6.9.2 PARA EL ENGRANE DE VOLTEO 2 97

6.10 COEFICIENTE DE DEFORMACIÓN DEL PORTAELECTRODOS 98

6.11 CÁLCULO DE LOS TRANSFORMADORES 100

6.12 CÁLCULO DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN 103

6.13 CÁLCULO DEL CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS 107

1 0CAPÍTULO VII ESTUDIO ECONÓMICO

7.1 GENERALIDADES 113

7.2 COSTO DEL PROYECTO 113

7.2.1 MATERIALES E INSUMOS 113

7.2.2 MANO DE OBRA 114

7.2.3 EQUIPO Y MAQUINARIA 114

7.2.3.1 DESGASTE DE HERRAMIENTA 114

7.2.3.2 IMPUESTOS DE LEY (IT e IVA) 114

7.2.4 GASTOS GENERALES 115

7.3 ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS 115

CAPÍTULO VIII CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFÍA 133

PLANOS

ANEXO A TABLAS Y CUADROS DE CONSUMO DE ELECTRODOS

ANEXO B CATÁLOGO DE ACEROS MEPSA

ANEXO B CATÁLOGO DE LADRILLOS Y CASTABLES REPSA

LISTA DE FIGURAS

Pag.

Fig. 1.1.- Proceso de obtención del arrabio. 1

Fig. 1.2.- Forma física a) Magnetita b) Hematites roja c) Hematites parda 3

Fig. 1.3.- Proceso Industrial del Mutún (Fuente: EL DEBER). 7

Fig. 2.1.- Taller de fundición con dos hornos de arco eléctrico. 8

Fig. 2.2.- Arco Eléctrico en un horno. 11

Fig. 2.3.- Horno de Inducción. 12

Fig. 2.4.- Esquema de un Horno Eléctrico de inducción. 12

Fig. 2.5.- Simbología utilizada en un horno de Inducción. 13

1 1Fig. 2.6.- Estructura de Horno eléctrico por arco. 18

Fig. 3.1.- Forma de un Arco Eléctrico. 20

Fig. 3.2.- Esquema eléctrico básico. 22

Fig. 3.3.- Esquema eléctrico de la subestación del horno. 23

Fig. 3.4.- Circuito equivalente. 24

Fig. 3.5.- Electrodos de grafito y accesorios. 42

Fig. 4.1.- Partes de un horno eléctrico por arco. 46

Fig. 4.2.- Horno para colada continua. 48

Fig. 5.1.- Consumo Lineal 69

Fig. 5.2.- Consumo Total 70

Fig. 5.3.- Consumo por oxidación lateral. 74

Fig. 6.1.- Esquema de cálculo de la capacidad. 80

Fig. 6.2.- Dimensiones del horno. 81

Fig. 6.3.- Mampostería cilindro. 82

Fig. 6.4.- Mampostería semiesfera. 84

Fig. 6.5.- Dimensiones de parte inferior del horno. 84

Fig. 6.6.- Dimensiones de la bóveda o tapa del horno. 86

Fig. 6.7.- Disposición geométrica de los electrodos. 89

Fig. 6.8.- Área de contacto cobre – grafito. 90

Fig. 6.9.- Dimensiones del portaelectrodo. 91

Fig. 6.10.- Forma del portaelectrodo. 91

Fig. 6.11.- Área del portaelectrodo. 92

Fig. 6.12.- Disposición de las cargas. 93

Fig. 6.13.- Diagrama de esfuerzos cortantes. 95

Fig. 6.14.- Diagrama de momentos flectores. 95

Fig. 6.15.- Diagrama de fuerzas en el engrane 1. 95

Fig. 6.16.- Diagrama de fuerzas en el engrane 2. 97

Fig. 6.17.- Diámetros del portaelectrodo. 98

Fig. 6.18.- Circuito propuesto. 133

Fig. 6.19.- Forma de los electrodos. 140

1 2Fig. 6.20.- Características y altura del horno eléctrico. 141

LISTA DE TABLAS Pag.

Cuadro 1.1.- Minerales de hierro. 2

Cuadro 2.1.- Propiedades de los materiales. 17

Cuadro 3.1.- Datos del Grafito 37

Cuadro 4.1.- Valores típicos de conductividad térmica (λ) 57

CUADRO 6.1.- Tensiones a la flexión admisibles σadm en (N/mm

2) 98

CUADRO 6.2.- Características eléctricas del horno. 101

CUADRO 6.3.- Datos técnicos transformador de baja. 134

CUADRO 6.4.- Datos técnicos transformador de alta. 135

1 3SIMBOLOGÍA

V : Tensión de arco.

P : Potencia de arco.

b: Distancia entre la faz del electrodo.

RI: Índice de erosión de refractarios.

Qt: Consumo de punta de electrodos (kg/h).

Qs: Consumo específico de electrodos (kg/t).

Lc: Consumo lineal de electrodos (cm/h).

Ws: Peso específico del grafito (kg/cm3).

Secc: Sección del electrodo (cm2).

I: Corriente o amperaje (A).

D: Diámetro del electrodo en pulgadas.

Wh: Consumo específico de energía eléctrica (t/h).

X: Reactancia operacional del horno (Ohm).

Tan fi: Tangente del ángulo fi.

K: Calidad de los electrodos.

qee: Consumo de energía eléctrica.

Kox: Factor proporcional a la intensidad de oxidación.

Tox: Tiempo de exposición a la oxidación (h).

H: Distancia bóveda – baño (m).

Tint: Temperatura interior (ºK).

Text: Temperatura exterior (ºK).

Pacero: Peso del acero (kg) o (t).

Vacero: Volumen del acero (m3).

ρacero: Densidad del acero (kg/m3).

s: Diámetro del segmento esférico (m).

h: Altura segmento esférico (m).

r: Radio segmento esférico (m).

Dbaño: Diámetro del baño (m).

Dinterior: Diámetro interior (m).

Hbaño: Altura baño (m).

H1: Altura de la cuba o cámara de reacción (m).

Htotal: Altura total del horno (m).

Dr: Flecha de la bóveda (m).

Db: Diámetro de la bóveda (m).

Hr: Altura de la bóveda (m).

rint: Radio interior (m).

rext: Radio exterior (m).

eladrillo: Espesor ladrillo (m).

eplancha: Espesor plancha (m).

Enecesaria: Energía para una tonelada de acero (kWh/t).

Qe: Energía necesaria (kWh).

Qn: Energía neta para la fundición (W).

Aext: Área externa cilindro (m2).

Aint: Área interna cilindro (m2).

Am: Área media logarítmica cilindro (m2).

Kladrillo: Conductividad térmica ladrillo cilindro (W/m·ºK).

Sint: Diámetro semiesfera interior (m).

Sext: Diámetro semiesfera exterior (m).

Hsemiesfera: Altura semiesfera (m).

Ktladrillo: Conductividad térmica ladrillo tapa (W/m·ºK).

Atext: Área externa techo (m2).

Atint: Área interna techo (m2).

1 4Atm: Área media logarítmica techo (m2).

: Rendimiento (%).

Dreac: Diámetro zona de reacción (m).

Dal electrodo: Diámetro al electrodo (m).

Delectrodo: Diámetro del electrodo (mm).

dc: Densidad de corriente por el electrodo (A/cm2).

ρc: Densidad de corriente junta cobre-electrodo (A/mm2).

Ajunta: Área junta cobre-electrodo (mm2).

Hpe: Altura portaelectrodo (mm).

Pefectivo: Perímetro efectivo portaelectrodo (mm).

Eléctrica: Densidad eléctrica (A/mm2).

e: Espesor portaelectrodo (mm).

ereal: Espesor real portaelectrodo (mm).

R1 = Wr1: Reacción 1 engrane de volteo (kN).

R2 = Wr2: Reacción 2 engrane de volteo (kN).

Wt1: Reacción tangencial 1 engrane de volteo (kN).

Wt2: Reacción tangencial 2 engrane de volteo (kN).

W1 y W2: Carga total 1 y 2 engrane de volteo (kN).

Tp1 y Tp2: Par torsión 1 y 2 engrane de volteo (Nm).

Pd: Paso diametral (mm-1).

z: Número de dientes del engrane de volteo.

N1 y N2: Potencia de accionamiento 1 y 2 engrane de volteo (kW).

n: Velocidad de rotación (rpm).

Vr: Velocidad de desplazamiento (m/seg).

σb1 y σb2: Tensión a la flexión admisible (N/mm2).

B: Ancho de la cara del diente (mm).

Ao: Área inicial portaelectrodo (mm2).

Af: Área final portaelectrodo (mm2).

αCu: Coeficiente de dilatación lineal del cobre (1/ºC).

∆t: Diferencia de temperaturas (ºC o ºK).

εp: Coeficiente de deformación del portaelectrodo.

σCu: Resistencia a la tracción del cobre (N/mm2).

Ecu: Módulo de elasticidad del cobre (N/mm2).

Pmax: Presión máxima del perno (N/mm2).

Fmax: Fuerza máxima del perno (N/mm2).

Aperno: Área del perno (mm2).

#perno: Número de pernos.

IBH: Corriente de baja del horno (A).

UBH: Tensión de baja del horno (V).

STB: Potencia aparente transformador de baja (KVA).

IAH: Corriente de alta del horno (A).

UAH: Tensión de alta del horno (V).

STA: Potencia aparente transformador de alta (KVA).

Nu: Número de Nusselt.

Pr: Número de Prandt.

Gr: Número de Grashof.

1 5

RESUMEN

El tema que trata el presente trabajo de investigación:

“DISEÑO DE UN HORNO ELÉCTRICO POR ARCO CON CAPACIDAD DE 500 kg

PARA EL TALLER DE FUNDICIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA Y

ELECTROMECÁNICA”, abarca en principio en el capítulo 1 a

realizar una justificación del porque la propuesta presentada.

En el capítulo 2, se describen algunos hornos eléctricos

utilizados para la fusión y características de algunos

materiales que son posibles de fundir.

En el capítulo 3, se hace una descripción del sistema

eléctrico que tiene un horno eléctrico por arco, definiendo en

principio algunos fenómenos y características de los

componentes eléctricos como por ejemplo los electrodos

utilizados.

En el capítulo 4, describe la estructura mecánica del horno

eléctrico por arco. En realidad se hace una descripción de los

ladrillos refractarios una parte esencial del horno.

En el capítulo 5, se hace descripción de un estudio acerca de

un componente importante, como es el desgaste de los

electrodos a causa de su operación. De la misma forma se tiene

una aplicación práctica de estas relaciones de una fundición

con un horno de estas características ubicadas en la ciudad de

Oruro.

En el capítulo 6, se realiza cálculos y dimensionamiento de

los componentes tanto mecánicos como eléctricos, para

posterior plasmarlos en planos.

En el capítulo 7, se hace un estudio económico tomando en

cuenta la estructura mecánica, el sistema eléctrico propuesto

y el costo total.

Para culminar en la parte de anexos se incorpora cuadros de

los que se extrajo información, catálogos de aceros y

ladrillos refractarios.

Jhonny Freddy Copa Roque

INTRODUCCIÓN1.1 ANTECEDENTES

1.1.1 PRODUCCIÓN

El diagrama general de la fusión primaria del hierro integra a

la mayoría de las actividades que se desarrollan en el proceso

productivo. No se debe olvidar que los diagramas de flujo son

una de las herramientas

manera automática los deben

Fig. 1.1.

El consumo mundial de productos de acero acabados en 2005

registró un aumento de aproximadamente un 6% y supera

actualmente los mil millones

consumo aparente resulta sumamente dispar entre las

principales regiones geográficas. El consumo aparente,

excluida China, experimentó una caída del 1,0% debida,

fundamentalmente, a la notable disminución observada en Europa

y Norteamérica. China, por el contrario, registró un

CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES

PRODUCCIÓN DEL HIERRO Y EL ACERO

El diagrama general de la fusión primaria del hierro integra a

la mayoría de las actividades que se desarrollan en el proceso

productivo. No se debe olvidar que los diagramas de flujo son

una de las herramientas utilizadas por los ingenieros y que de

manera automática los deben aplicar o elaborar.

Fig. 1.1.- Proceso de obtención del arrabio.

El consumo mundial de productos de acero acabados en 2005

registró un aumento de aproximadamente un 6% y supera

actualmente los mil millones de toneladas. La evolución del

consumo aparente resulta sumamente dispar entre las

principales regiones geográficas. El consumo aparente,

excluida China, experimentó una caída del 1,0% debida,

fundamentalmente, a la notable disminución observada en Europa

y Norteamérica. China, por el contrario, registró un

1 6

El diagrama general de la fusión primaria del hierro integra a

la mayoría de las actividades que se desarrollan en el proceso

productivo. No se debe olvidar que los diagramas de flujo son

ngenieros y que de

El consumo mundial de productos de acero acabados en 2005

registró un aumento de aproximadamente un 6% y supera

de toneladas. La evolución del

consumo aparente resulta sumamente dispar entre las

principales regiones geográficas. El consumo aparente,

excluida China, experimentó una caída del 1,0% debida,

fundamentalmente, a la notable disminución observada en Europa

y Norteamérica. China, por el contrario, registró un

1 7incremento del consumo aparente del 23% y representa en la

actualidad prácticamente un 32% de la demanda mundial de

acero. En Europa y Norteamérica, tras un año 2004 marcado por

un significativo aumento de los stocks motivado por las

previsiones de incremento de precios, el 2005 se caracterizó

por un fenómeno de reducción de stocks, registrándose la

siguiente evolución: -6% en Europa, -7% en Norteamérica, 0,0%

en Sudamérica, +5% en CEI, +5% en Asia (excluida China), +3%

en Oriente Medio (Fuente: Wikipedia, la enciclopedia libre).

La producción mundial de acero bruto en 2005 ascendió a

1.129,4 millones de toneladas, lo que supone un incremento del

5,9% con respecto a 2004. Esa evolución resultó dispar en las

diferentes regiones geográficas. El aumento registrado se debe

fundamentalmente a las empresas siderúrgicas chinas, cuya

producción se incrementó en un 24,6%, situándose en 349,4

millones de toneladas, lo que representa el 31% de la

producción mundial, frente al 26,3% en 2004. Se observó

asimismo un incremento, aunque más moderado, en India

(+16,7%). Asia produce actualmente la mitad del acero mundial,

a pesar de que la contribución japonesa se ha mantenido

estable. Paralelamente, el volumen de producción de las

empresas siderúrgicas europeas y norteamericanas se redujo en

un 3,6% y un 5,3% respectivamente (Fuente: Wikipedia, la

enciclopedia libre). Los procesos para la obtención de hierro

fueron conocidos desde el año 1200 a.C. Los principales

minerales de los que se extrae el hierro son:

Cuadro 1.1.- Minerales de hierro.

Hematita (mena roja) 70% de hierro

Magnetita (mena negra) 72.4% de hierro

Siderita (mena café pobre) 48.3% de hierro

Limonita (mena café) 60-65% de hierro

1 8La mena café es la mejor para la producción de hierro, existen

grandes yacimientos de este mineral en Estados Unidos y en

Suecia. En todo el mundo se pueden encontrar grandes

cantidades de pirita, pero no es utilizable por su gran

contenido de azufre.

a b c

Fig. 1.2.- Forma Física: a) Magnetita, b) Hematites Roja,

c) Limonita o Hematites Parda.

Para la producción de hierro y acero son necesarios cuatro

elementos fundamentales:

1. Mineral de hierro

2. Coque

3. Piedra caliza

4. Aire

Los tres primeros se extraen de minas y son transportados y

preparados antes de que se introduzcan al sistema en el que se

producirá el arrabio.

El arrabio es un hierro de poca calidad, su contenido de

carbono no está controlado y la cantidad de azufre rebasa los

mínimos permitidos en los hierros comerciales. Sin embargo es

el producto de un proceso conocido como la fusión primaria del

hierro y del cual todos los hierros y aceros comerciales

proceden.

A la caliza, el coque y el mineral de hierro se les prepara

antes de introducirse al alto horno para que tengan la

calidad, el tamaño y la temperatura adecuada, esto se logra

1 9por medio del lavado, triturado y cribado de los tres

materiales.

En nuestro país actualmente se tienen industrias que realizan

este trabajo, sin embargo la producción de acero es

insuficiente ante la creciente demanda de repuestos de grandes

empresas transnacionales como los son INTI RAYMI y SAN

CRISTOBAL, solo mencionar algunos ejemplos. Las empresas

nacionales dedicadas al rubro de la fundición utilizan métodos

que en su mayoría son por procesos de fusión por inducción,

entre estas se citan: Industrias Eduardo, Fundición Chavarria,

Tecno Acero entre otras. Y métodos de fusión por arco

eléctrico los utilizan: Fundición Aceros Tesa, Fundición

Taurus y Fundición Catavi (otrora parte de la COMIBOL, que

actualmente está paralizada).

De la misma manera en los últimos tiempos en nuestro país se

ha descubierto un gran potencial siderúrgico (YACIMIENTO DEL

MUTÚN), con una reserva importante de hierro con una pureza

(riqueza) promedio del 50 %, que es la materia base de las

diferentes aleaciones de acero. La empresa que realiza los

trabajos de montaje de la planta (JINDALL STEEL), realizará

los trabajos de transformación del mineral de hierro en acero

(perfiles, planchones, palanquilla y fierro de construcción).

Dentro de todo este proceso dicha empresa utilizará un horno

eléctrico por arco para transformar los pellets de hierro en

acero para su posterior obtención de los productos

anteriormente mencionados, mediante un proceso denominado

colada continua.

1.2 PROBLEMATIZACIÓN

¿Cuál es la problemática?

La problemática que se pretende resolver es, la necesidad de

formar recursos humanos en la carrera de Ingeniería Mecánica y

Electromecánica, capacitados en el área de la fundición del

2 0acero. Y como carrera con acreditación al MERCOSUR es

necesario tener un equipamiento para satisfacer esta

necesidad.

¿Por qué un horno eléctrico por arco?

En primer término un proceso de fusión mediante este tipo de

horno, nos permite fundir aceros de diferentes variedades e

incluso algunas aleaciones. Este proceso también permite

obtener elevadas temperaturas suficientes para la fundición

del acero y otras aleaciones especiales.

¿Cuál es la aplicación de la fundición en el desarrollo de los

países?

Es sumamente elevada la importancia de la producción de piezas

fundidas, casi todas las máquinas y aparatos tienen piezas de

fundición. No hay rama en la construcción de maquinaria, la

industria de fabricación de aparatos y en la misma

construcción, donde no se utilicen piezas fundidas. La

fundición es uno de los métodos mas viejos utilizados aún en

la antigüedad para producir artículos de metal, inicialmente

se cobre y bronce, luego de hierro colado y mas tarde de acero

y otras aleaciones. El rápido desarrollo de la tecnología

plantea ante la producción de piezas fundidas el problema de

la satisfacción de las demandas de las diferentes ramas de la

industria en piezas fundidas y elevación constante de su

producción. Es por esa razón que se han desarrollado métodos

de fundición con el fin de obtener piezas fundidas de diversas

características, como por ejemplo los aceros en sus diferentes

variedades, que en hornos que utilizan combustibles es muy

difícil su obtención y además el costo que representa, así

como su impacto ambiental y regular distribución.

2 11.3 OBJETIVOS

1.3.1 OBJETIVO GENERAL

• Proponer el diseño de este horno tomando en cuenta que

esto incluye la estructura metálica (parte mecánica) y su

mando respectivo (sistema eléctrico), con una capacidad

de 500 kg.

1.3.2 OBJETIVO ESPECÍFICO

• Determinar y obtener información de las variables que

permiten el funcionamiento de estos hornos.

• Hacer el estudio de las ventajas y desventajas que este

tipo de horno tiene respecto a los otros.

• Determinar el tamaño y la capacidad adecuada tomando en

cuenta el estudio en el consumo eléctrico.

• Analizar algunos fenómenos relacionados con su

funcionamiento.

1.4 JUSTIFICACIÓN

En nuestra carrera se tiene dos materias relacionadas con esta

área que son MEC–2239 “Mecánica de Fabricación” y MEC-2243

“Procesos de Manufactura”, que en su parte de taller no se

cuenta con materiales y equipos adecuados relacionado con el

actual avance siderúrgico en el mundo y en particular Bolivia.

Por lo tanto el presente trabajo pretende proponer un

equipamiento significativo de nuestro taller para así formar

en un futuro cercano profesionales con sólidos conocimientos

en esta área.

Es de conocimiento nacional e internacional que Bolivia posee

un yacimiento rico en hierro con una reserva que dentro los

próximos 40 años solo se explotará el 2% de toda esta riqueza

(Fuente: Matutino EL DEBER 2005).

2 2

Fig. 1.3.- Proceso Industrial del Mutún (Fuente: EL DEBER).

1.5 MARCO METODOLÓGICO

Este tema de investigación es bastante amplio porque en forma

general abarca muchas áreas relacionadas a la INGENIERÍA

MECÁNICA Y ELÉCTRICA en particular, pero se va a requerir

otras que darán su aporte significativo. Se utilizará algunos

cuadros estadísticos comparando variables de funcionamiento.

Se hará cálculos de las partes críticas eléctricas y

mecánicas, utilizando para ello softwares de respaldo y

dibujo.

2 3CAPÍTULO II

PROCESOS DE FUNDICIÓN 2.1 MARCO TEÓRICO

2.1.1 HORNOS ELÉCTRICOS

Un horno de arco eléctrico (siglas en inglés: EAF “Electric

Arc Furnace”) es un horno que se calienta por medio de un arco

eléctrico. Los tamaños de un horno de arco eléctrico van desde

la tonelada de capacidad (utilizado en fundiciones) hasta las

400 toneladas de capacidad utilizada en la industria

metalúrgica. Además, existen hornos de laboratorio que tienen

una capacidad de apenas doce gramos. La temperatura en el

interior de un horno de arco eléctrico puede alcanzar los 1800

grados celsius (ºC).

2.1.2 HISTORIA

Fig. 2.1.- Taller de fundición con dos hornos de arco eléctrico.

El primer horno eléctrico de arco fue desarrollado por el

francés Paul Héroult, con una planta comercial establecida en

EE.UU. en 1907. En principio, el acero obtenido en horno por

arco eléctrico era un producto especial para la fabricación de

máquinas herramienta y de acero para resortes. También se

utilizaron para preparar carburo de calcio para lámparas.

En el siglo XIX, el horno de arco eléctrico se empezó a

emplear en la fundición de hierro. Sir Humphry Davy llevó a

cabo una demostración experimental del horno en 1810; el

2 4método de soldadura por arco eléctrico fue investigado por

Pepys en 1815; Pinchon intentó crear un horno electrotérmico

en 1853; y, en 1878 - 79, Sir William Siemens patentó el horno

de arco eléctrico. El horno eléctrico de Stassano era un horno

de arco que rotaba para mezclar la colada.

Los hornos de arco eléctrico fueron utilizados en la Segunda

Guerra Mundial para la producción de aleaciones de acero, fue

después cuando la fabricación de acero por este método comenzó

a expandirse. El bajo coste en relación a su capacidad de

producción permitió establecerse nuevas acerías en Europa en

la postguerra, y también permitió competir en bajo coste con

los grandes fabricantes de Estados Unidos, tales como

Bethlehem Steel y U.S. Steel, con productos de viguería,

embarrados, cables y laminados para el mercado estadounidense.

Cuando Nucor, que ahora es uno de los mayores productores de

acero de los Estados Unidos, decidió entrar en el mercado de

aceros alargados en 1969, comenzaron con una acería pequeña,

en cuyo interior se encontraba el horno de arco eléctrico, y

que pronto le siguieron otros fabricantes. Mientras Nucor

crecía rápidamente a lo largo de la costa este de los Estados

Unidos, las empresas que le seguían con operaciones

mercantiles localizadas para aceros alargados y viguería,

donde el uso del horno de arco eléctrico permitía flexibilidad

en las plantas de producción, adaptándose a la demanda local.

Este mismo patrón fue seguido en otros países, en donde el

horno de arco eléctrico se utilizaba principalmente para

producción de viguería.

En 1987, la compañía Nucor tomó la decisión de expandir su

negocio en el mercado de productos laminados, utilizando para

ello el horno de arco eléctrico. El hecho de que un horno de

arco eléctrico use acero procedente de chatarra como materia

prima tiene un impacto en la calidad de un producto laminado,

debido al control de calidad limitado sobre las impurezas que

contienen un acero procedente de chatarra.

2 52.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS HORNOS ELÉCTRICOS

Producen temperaturas muy elevadas y son los más indicados

para la desulfuración y desfosforación de la fundición y para

la obtención de aceros especiales, porque en ellos el metal

que se elabora se halla ya libre de todo cuerpo extraño (aire,

gas, carbón, etc.).

Pueden usarse para el afinamiento de la fundición cargándolos

de trozos de hierro, virutas, etc. Y haciendo luego la

adicción de los elementos necesarios. La potencia de los

hornos eléctricos se expresa por los kilovatios (kW) de

corriente absorbida, que en los hornos de gran capacidad

sobrepasan el millar. La cantidad de calor que produce un kWh

se obtiene por la fórmula:

Los hornos eléctricos pueden ser de resistencia, de arco y de

inducción.

2.2.1 HORNO DE RESISTENCIA

Se basa en el principio de que un cuerpo conductor atravesado

por la corriente eléctrica se calienta hasta fundirse.

Prácticamente estos hornos (construidos con materiales de alta

resistencia eléctrica) se usan hoy mas bien para producir

temperatura hasta 1000 °C para los distintos tratamientos

térmicos, y muy pocos para fusión de acero.

2.2.2 DE ARCO VOLTAICO

Es un flujo de chispas entre dos conductores eléctricos

aproximados, que da una luz vivísima y una temperatura de

3000°C. Un polo esta constituido por electrodos de grafito o

de carbón y el otro es el mismo acero que se quiere fundir.

2 6

Fig. 2.2.- Arco Eléctrico en un horno.

En este sistema, que es el más empleado, la corriente pasa a

través del material y se llama por esto arco directo, mientras

que si el arco se establece entre los extremos se llama arco

indirecto.

Existen y funcionan hornos por arco de varios tipos (Stassano,

Heroul, Girod, Fiat, etc.) formados por un recipiente

cilíndrico de chapas y perfilados de hierro revestido de

material refractario cubiertos de un cielo raso que los cierra

completamente. En la parte delantera hay una puerta para la

carga del material y el agujero de colada; en el cielo raso se

encuentran tres agujeros para el paso de los electrodos. La

base es curva y apoya sobre los rieles de manera que se puede

inclinar para verter la colada. Los hornos de arco funcionan

con un voltaje muy bajo (150 voltios) y fuerte amperaje (1500

a 4000 amperios), y la regulación de los electrodos es

automática.

2.2.3 DE INDUCCIÓN

No es mas que un gran transformador en el cual el circuito

secundario esta constituido por material a elaborar. En ellos

la corriente de las líneas que circula en las bobinas es de

poca intensidad y de gran voltaje, mientras que la corriente

inducida en el circuito secundario, formado por el material

metálico colocado en la solera o crisol del horno y es de poco

2 7voltaje y gran intensidad. Es este fuerte amperaje lo que

determina en el horno este aumento de temperatura que funde el

acero colocado en el crisol.

Fig. 2.3.- Horno de Inducción.

Para iniciar el trabajo en esta clase de hornos hay que

depositar en la solera una chapa bien caliente sobre la cual

se hace luego la carga del material a tratar. Aunque mas

costosos que los hornos a combustión, los eléctricos son

preferidos por la uniformidad de calentamiento y por la pureza

y homogeneidad de los aceros obtenidos.

Fig. 2.4.- Esquema de un Horno Eléctrico de inducción.

El funcionamiento del Horno de inducción es el siguiente:

1. Por medio del control de velocidad se hace funcionar el

motor para proporcionarle energía mecánica al alternador

de alta frecuencia.

2 82. El alternador de alta frecuencia proporciona la energía

alterna utilizada por el horno de inducción, esta energía

pasa a través de un banco de capacitores automáticos para

poder regular el factor de potencia.

3. Un sensor de temperatura registra la temperatura del

horno, la señal es transmitida a un indicador de

temperatura y a su vez a un controlador o variador de

velocidad.

4. El variador de velocidad regula las revoluciones por

minuto, al hacer esto esta variando la frecuencia del

alternador.

Los hornos de inducción utilizan un tipo de simbología que

mostramos a continuación:

Fig. 2.5.- Simbología utilizada en un horno de Inducción.

Ventajas y Desventajas del horno de Inducción

• Los hornos son siempre rebatibles mecánica o

hidráulicamente, y llevan el perno de rotación bajo la

piquera de colada.

• Los hornos emplean corriente monofásica si son de poca

capacidad, y corriente trifásica, con más canales, si son

grandes.

• El factor de potencia es, aproximadamente 0,70 lo que

obliga, en la mayoría de los casos, a acoplar uno o más

condensadores para aumentarlo a 0,80.

2 9• Las pérdidas de material por oxidación son mínimas y el

funcionamiento resulta económico.

• Su producción es de gran calidad, con oxidaciones muy

reducidas y análisis constantes.

• Se obtiene también la supresión de los electrodos, una

economía en los gastos de funcionamiento y un menor

consumo de corriente eléctrica.

• Los gastos de instalación son muy elevados. Se emplean

particularmente en las fundiciones de aceros aleados

especiales o de aleaciones de hierro colado y en menor

escala en las fundiciones de hierro colado gris.

• Son menos riesgosos para la planta.

• No hacen ruido.

• No son construidos en el país.

2.3 CARACTERÍSTICAS DE LOS ACEROS

Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y

mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes

en su composición y los diversos tratamientos térmicos,

químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros

con combinaciones de características adecuadas para infinidad

de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades

genéricas:

• Su densidad media es de 7850 kg/m3.

• En función de la temperatura el acero se puede

contraer, dilatar o fundir.

• El punto de fusión del acero depende del tipo de

aleación. El de su componente principal, el hierro

es de alrededor de 1510 ºC, sin embargo el acero

presenta frecuentemente temperaturas de fusión de

alrededor de 1375 ºC (2500 ºF). Por otra parte el

acero rápido funde a 1650ºC

• Su punto de ebullición es de alrededor de 3000 ºC

(5400 ºF).

3 0• Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de

las aleaciones usadas para fabricar herramientas.

• Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos

delgados llamados alambres.

• Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas

llamadas hojalata. La hojalata es una lámina de

acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor,

recubierta, generalmente de forma electrolítica, por

estaño.

• Permite una buena mecanización en máquinas

herramientas antes de recibir un tratamiento

térmico.

• Algunas composiciones y formas del acero mantienen

mayor memoria, y se deforman al sobrepasar su límite

elástico.

La fusión consiste en hacer pasar los metales y sus aleaciones

del estado sólido al estado líquido, generando determinada

cantidad de calor, bien definida y característica para cada

metal o aleación. Dependiendo de su contenido en carbono se

clasifican en:

• Acero bajo en carbono: menos del 0,25% de C en peso. Son

blandos pero dúctiles. Se utilizan en vehículos,

tuberías, elementos estructurales, etc. También existen

los aceros de alta resistencia y baja aleación, que

contienen otros elementos aleados hasta un 10% en peso;

tienen una mayor resistencia mecánica y pueden ser

trabajados fácilmente.

• Acero medio en carbono: entre 0,25% y 0,6% de C en peso.

Para mejorar sus propiedades son tratados térmicamente.

Son más resistentes que los aceros bajos en carbono, pero

menos dúctiles; se emplean en piezas de ingeniería que

requieren una alta resistencia mecánica y al desgaste.

• Acero alto en carbono: entre 0,60% y 1,4% de C en peso.

Son aún más resistentes, pero también menos dúctiles. Se

3 1añaden otros elementos para que formen carburos, por

ejemplo, con wolframio se forma el carburo de wolframio,

estos carburos son muy duros. Estos aceros se emplean

principalmente en herramientas.

• También existe otra clasificación de los aceros al

carbono (sin alear) según su contenido en carbono:

o Los aceros hipoeutectoides, cuyo contenido en

carbono a temperatura eutectoide (727°C) oscila

entre 0.02% y 0,77%.

o Los aceros eutectoides cuyo contenido en carbono es

de 0,77%.

o Los aceros hipereutectoides con contenidos en

carbono de 0,77% a 2,11%

• Aceros inoxidables: uno de los inconvenientes del hierro

es que se oxida con facilidad. Hay una serie de aceros a

los que se les añaden otros elementos aleantes

(principalmente cromo) para que sean más resistentes a la

corrosión, se llaman aceros inoxidables.

• Fundición: cuando el contenido en carbono es superior a

un 2,11% en peso, la aleación se denomina fundición.

Generalmente tienen entre un 3% y un 4,5% de C en peso.

Hay distintos tipos de fundiciones (gris, esferoidal,

blanca y maleable); según el tipo se utilizan para

distintas aplicaciones: en motores, válvulas, engranajes,

etc.

Como se comprende fácilmente, después de que ha alcanzado la

temperatura o punto de fusión es necesario aplicar más calor

para poder transformar el metal o la aleación de sólido a

líquido. Durante este periodo la temperatura no aumenta y la

cantidad de calor generada destinada solamente a disgregar el

estado sólido, se llama calor latente de fusión. Sí cuando

toda la masa es líquida, se continúa generando calor, la

temperatura vuelve a aumentar y el metal se recalienta.

3 2La siguiente tabla indica los puntos de fusión, calores

específicos medios y calores latentes de fusión de algunos de

los metales y aleaciones más corrientes empleados en

fundición.

Cuadro 2.1: Propiedades de los materiales

Fuente: Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Acero"

2.4 ESTRUCTURA GENERAL DE UN HORNO POR ARCO

Se utilizan, principalmente, para la fabricación de acero a

partir de chatarra y/o prerreducidos. En un horno eléctrico de

arco se pueden distinguir 3 partes fundamentales:

Metal

ó

aleación

Temperatura

de fusión

0C

Calor

específico

del sólido

Calor

específico

del líquido

Calor

latente de

fusión

Estaño 232 0.056 0.061 14

Plomo 327 0.031 0.04 6

Zinc 420 0.094 0.121 28

Magnesio 650 0.25 ----- 72

Aluminio 657 0.23 0.39 85

Latón 900 0.092 ----- ----

Bronce 900 a 960 0.09 ----- ----

Cobre 1083 0.094 0.156 43

Fundición

gris

1200 0.16 0.20 70

Fundición

blanca

1100 0.16 ---- ----

Acero 1400 0.12 ---- 50

Níquel 1455 0.11 ---- 58

3 3

Fig. 2.6.- Estructura de Horno Eléctrico por arco.

2.4.1 PARTE MECÁNICA

Compuesta de:

- Cuba.

- Anillos de bóveda.

- Plataforma.

- Mecanismo de basculación.

- Brazos portaelectrodos y columnas.

- Mecanismo de accionamiento de electrodos.

- Superestructura.

- Vigas de suspensión de bóveda.

- Mecanismo de elevación y giro de bóveda.

2.4.2 PARTE ELÉCTRICA

Compuesta de:

- Seccionador de entrada.

- Interruptor general.

- Transformador de potencia, (reductor de tensión).

- Paneles de mando y control.

3 4- Embarrado secundario.

- Batería de condensadores.

2.4.3 ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS

- Circuito hidráulico.

- Equipo de regulación.

Por lo regular son hornos que sólo se cargan con chatarra de

acero de alta calidad. Son utilizados para la fusión de aceros

para herramientas, de alta calidad, de resistencia a la

temperatura o inoxidables. Considerando que estos hornos son

para la producción de aceros de alta calidad siempre están

recubiertos con ladrillos de la línea básica.

Existen hornos de arco eléctrico que pueden contener hasta 270

toneladas de material fundido. Para fundir 115 toneladas se

requieren aproximadamente tres horas y 50000 kWh. También en

estos hornos se inyecta oxígeno puro por medio de una lanza.

Los hornos de arco eléctrico funcionan con tres electrodos de

grafito los que pueden llegar a tener 760 mm de diámetro y

longitud de hasta 12 m. La mayoría operan a 150 V y la

corriente eléctrica es de 12000 A. Estos equipos tienen un

crisol o cuerpo de placa de acero forrado con refractario y su

bóveda es de refractario también sostenida por un cincho de

acero, por lo regular enfriado con agua. Para la carga del

horno los electrodos y la bóveda se mueven dejando descubierto

al crisol, en el que se deposita la carga por medio de un

puente grúa. Estos equipos son los más utilizados en

industrias de tamaño mediano y pequeño, en donde la producción

del acero es para un fin determinado, como varilla corrugada,

aleaciones especiales, etc.

3 5CAPÍTULO III

SISTEMA ELÉCTRICO 3.1. ARCO ELÉCTRICO

Fig. 3.1.- Forma de un Arco Eléctrico.

En electricidad se denomina arco eléctrico o también arco

voltaico a la descarga eléctrica que se forma entre dos

electrodos sometidos a una diferencia de potencial y colocados

en el seno de una atmósfera gaseosa enrarecida, normalmente a

baja presión, o al aire libre. Fue descubierto y demostrado

por primera vez por el químico británico Humphry Davy en 1800.

Para iniciar un arco se ponen en contacto, brevemente, los

extremos de dos electrodos, usualmente en forma de lápiz, por

lo general de grafito, y se hace pasar una corriente intensa a

través de ellos. Esta corriente provoca un gran calentamiento

en el punto de contacto, que al separarse los electrodos, se

forma entre ellos una descarga luminosa similar a una llama.

En un arco abierto al aire a presión normal el electrodo

alcanza una temperatura de 3500 ºC. Durante el tiempo de la

descarga se produce una luminosidad muy intensa y un gran

desprendimiento de calor. Ambos fenómenos, en caso de ser

accidentales, pueden ser sumamente destructivos, como ocurre

con la perforación de aisladores en las líneas de transporte

3 6de energía eléctrica o de los aislantes de conductores y otros

elementos eléctricos o electrónicos.

3.2 APLICACIONES DEL ARCO ELÉCTRICO

El arco eléctrico utilizado de forma controlada se ha empleado

como fuente de luz, antes de la invención de la lámpara

incandescente e incluso después, en la industria

cinematográfica para conseguir fuertes intensidades luminosas

en la filmación de películas así como en los proyectores de

las salas de cine. Los efectos caloríficos del arco eléctrico

se continúan utilizando en la industria para la soldadura de

metales y otros procedimientos metalúrgicos. En este último

tipo de aplicaciones el intenso calor generado por el arco

eléctrico suele utilizarse en hornos especiales para fundir

materiales refractarios. En este tipo de hornos pueden

alcanzarse fácilmente temperaturas del orden de los 3500 ºC.

La ventaja especial de este procedimiento es una completa

independencia a la hora de elegir los productos a aplicar

(chatarra, esponja de hierro, arrabio así como otro tipo de

aleación).

3.3 APLICACIONES EN HORNOS ELÉCTRICOS DE ARCO

La energía eléctrica también es muy utilizada para la

producción de calor por medio del arco voltaico en los hornos

de fundición, es posible fundir a partir de chatarra de

hierro, de cobre o de otros metales, de difícil fusibilidad en

hornos de reducción de óxidos metálicos (en estos últimos los

electrodos penetran en la masa constituida por los óxidos

metálicos a reducir).

3.4 SISTEMA ELÉCTRICO DEL HORNO POR ARCO

En general, los hornos de arco se conectan a una línea

eléctrica de 6.9 a 40 kV. Existen instalaciones conectadas

directamente a una tensión de 130 kV e incluso 220 kV, pero lo

3 7mas frecuente es disponer un transformador escalón para pasar

de la línea de alta tensión (130 o 220 kV) a la tensión de

entrada a la subestación del horno, tal como se muestra en la

figura.

Fig.3.2.- Esquema eléctrico básico.

Dentro de una subestación propia de horno los elementos

principales son:

- Los seccionadores de entrada con fusibles, (1) para

la instalación eléctrica del horno y (2) para la

puesta a tierra de la línea de entrada.

- El interruptor general (3), de diseño específico para

hornos de arco, que permite un alto número de

maniobras de desconexión del horno en carga. Los dos

tipos más utilizados son el interruptor de vacío y el

de aire comprimido, quedando para bajas potencias el

interruptor magnético al aire.

- El transformador de horno (4) para reducir la tensión

de entrada (10 a 40 kV y muy frecuentemente 30 kV) a

3 8las tensiones requeridas para el funcionamiento del

horno.

Son frecuentes algunos casos:

- El sistema de protección (5) con pararrayos auto

valvulares de ZnO.

- El equipo de filtrado de armónicos y de corrección

del flicker, cuando la capacidad de la línea no es

suficiente.

Fig. 3.3.- Esquema eléctrico de la subestación del horno.

A ambos lados del interruptor general (3) se disponen los

transformadores de medida de tensión (6) e intensidad (7) en

alta tensión. Asimismo en el lado secundario del transformador

principal (4) se disponen los transformadores reductores de

3 9tensión y de medida de intensidad (8), cuyas señales van al

panel de control y al equipo de regulación de electrodos.

Por las intensidades muy altas del circuito secundario a

tensiones del orden de 1000 V y las elevadas tensiones del

primario del transformador (normalmente 10 a 40 kV pero

pudiendo llegar en ocasiones a 110 – 220 kV), y cableado

correspondientes para asegurar un funcionamiento continuo, en

muchos casos de 24 horas/día, 7 días/semana.

3.5 EFECTOS ELÉCTRICOS SOBRE LA LÍNEA DE SUMINISTRO

3.5.1 GENERALIDADES

La alimentación eléctrica de un horno de arco de alta potencia

sufre unas variaciones en la potencia demandada que pueden ser

elevadas, sobre todo en la primera parte de la fusión. La

tensión en el arco no es sinusoidal, sino rectangular, lo que

introduce armónicos en el circuito. Asimismo, la intensidad en

el circuito secundario tampoco es exactamente sinusoidal

aunque la desviación es pequeña. Finalmente, se pueden

producir en el circuito de alta tensión puntas de tensión en

determinadas circunstancias que aconsejan la instalación de

limitadores de tensión adecuados.

3.5.2 PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE OPERACIÓN

El circuito equivalente del horno de arco es muy simple:

Fig. 3.4.- Circuito equivalente.

X es la reactancia del circuito, V es la tensión en vacío, Va

es la tensión de arco e I es la corriente. El arco es

4 0resistivo, por tanto, la corriente está en fase con la tensión

de arco. La tensión de arco es definida por la longitud del

arco. Las principales correlaciones entre los parámetros son

(para un circuito monofásico):

Puede ser incluida la resistencia de pérdidas del circuito

para calcular el rendimiento eléctrico del horno.

Una pequeña complicación es el hecho de la reactancia del

circuito variar en función de la etapa de operación y del

coseno fi. Por ese motivo, para hacer los cálculos de los

parámetros operacionales del horno generalmente es necesario

partir de un determinado coseno fi y, para cada etapa de

operación, afectar a la reactancia del correspondiente factor

operacional (que puede variar entre 1,05 e 1,45

aproximadamente).

3.5.3 PRODUCTIVIDAD Y CONSUMO DE ENERGÍA

Para producir una tonelada de acero es necesaria una cantidad

de energía que depende del tipo de carga metálica, del tipo de

producto, de la temperatura final, del tipo y cantidad de

escoria y de otros factores. Si el horno es mal operado, con

elevados tiempos de paradas, con frecuentes aperturas de la

bóveda o con tiempos de afine muy dilatados, los consumos de

energía por tonelada aumentan.

4 1Sin embargo, de un modo general, para producción de acero, en

condiciones normales, se espera que el horno consuma

aproximadamente 550 kWh por tonelada de acero

Una porción de esa energía es normalmente producida por medios

químicos, generalmente inyectando oxígeno, mas la principal

parte es suministrada por el arco eléctrico. Como ejemplo,

puede ser considerado un horno que opere consumiendo 30 Nm³ de

oxígeno por tonelada de acero producida.

En este caso, la energía suministrada por la combustión del

carbono será igual a:

Y, para completar la producción de una tonelada de acero serán

necesarios:

Que serán provistos por el arco eléctrico. La producción

horaria del horno será proporcional a la potencia activa (kW)

e inversamente proporcional al consumo específico de energía

eléctrica.

En el ejemplo anterior, si la potencia activa fuese de 44500

kW, la productividad sería:

4 2Si el horno tuviese una capacidad de 100 toneladas, el tiempo

de horno conectado (power on) sería de:

Y, si los tiempos de parada por colada fuesen de 0,25 h, el

tiempo total para producir las 100 toneladas (tiempo tap to

tap) sería de 1,25 horas, la productividad real sería:

Y, la producción en el período de 24 horas sería:

El consumo específico de energía depende fuertemente del tipo

de carga. Los hornos que utilizan carga de prerreducidos,

además de calentar la carga hasta la temperatura de sangrado

(1620 a 1735 ºC) precisan proveer la energía necesaria para

reducir porcentajes de óxido de hierro que pueden variar entre

5 y 10 %. La energía necesaria para reducir una tonelada de

óxido de hierro es muy elevada y, por ese motivo, el consumo

específico de energía operando con carga de prerreducidos

puede ser 50 a 100 kWh/t superior al de una carga de chatarra.

No obstante, los hornos que operan con alto porcentaje de

prerreducidos consiguen actualmente niveles muy elevados de

productividad debido a la excelente escoria espumosa, que

permite la utilización de elevados niveles de potencia por

tonelada, y a los bajos tiempos muertos.

3.5.4 REDUCCIÓN DE LOS CONSUMOS DE ELECTRODOS

El consumo de electrodos es el índice operacional que posee la

mayor dependencia con los parámetros eléctricos de operación.

Hasta los años 80, el consumo específico de electrodos de un

4 3horno de fusión era de 4 a 6 kilogramos de grafito por

tonelada de acero producida. Al final de los años 90, los

consumos eran del orden de 1,5 kg/t.

La reducción de los consumos de electrodos fue conseguida

principalmente a través del aumento de las relaciones

tensión/corriente. Los transformadores de los hornos fueron

modificados para operar con tensiones más elevadas y, para

mantener los bajos cosenos fi, necesarios para estabilizar el

arco en la fusión de chatarra, fueron instalados reactores en

serie. En el caso de los hornos que operan con carga continua

de prerreducidos o, en general, en hornos que operan con buena

escoria espumosa, la reducción de los consumos puede ser

obtenida operando con altas tensiones y alto coseno fi, sin

necesidad de reactores.

3.5.5 AUMENTO DE LA PRODUCTIVIDAD DE LOS HORNOS DE ARCO A TRAVÉS DEL AUMENTO DE LA TENSIÓN SECUNDARIA DE LOS TRANSFORMADORES

La ventaja de la operación con tensiones más elevadas ya era

defendida en el inicio de los años 80. Infelizmente, hasta el

final de esa década, pocos hornos habían sido modificados. En

Brasil se tuvo la oportunidad de realizar el proyecto del

aumento de las tensiones y potencias de los hornos de la

Siderúrgica Barra Mansa en 1988, modificando los

transformadores de 24 MVA - 415 V para 30 MVA - 830 V

Posteriormente, en los años 90, realizaron una gran cantidad

de repotenciaciones en diversos hornos del Brasil y de otros

países.

Las tensiones más elevadas permiten la operación con potencias

más altas sin necesidad de modificar el circuito secundario

del horno (barras, cables flexibles, buses, garras

portaelectrodos y electrodos). La inversión se paga en pocos

meses con la reducción de los consumos de electrodos. Para

4 4estabilizar el arco en la fusión es necesario aumentar la

reactancia del circuito, instalando reactores serie.

En el pasado, la operación con tensiones y potencias

específicas elevadas no era posible por causa del elevado

desgaste de refractarios que provocaba. Al final de los años

70, las paredes y bóvedas refrigeradas con agua permitieron

incrementar un poco las potencias y las tensiones. El

principal impulso para operar con altas tensiones y potencias

fue dado por el desarrollo de las escorias espumosas que

blindan el arco, protegiendo las paredes, lo cual ocurrió al

final de los años 80. Actualmente son utilizadas tensiones de

900 V y potencias de 45 MW en hornos de apenas 40 toneladas.

En los hornos de gran capacidad, que actualmente operan con

tensiones de 900 a 1300 V, todavía hay margen para aumentar

las tensiones hasta 2000 V o más (en hornos de 150 a 250

toneladas que operan con carga continua de prerreducidos),

disminuir los consumos de electrodos para menos de 1 kg/t y

aumentar la productividad hasta 250 t/h.

3.5.6 FLICKER PROVOCADO POR LOS HORNOS DE ARCO

Las variaciones de la longitud del arco provocan fluctuaciones

de tensión que se propagan por el circuito de alimentación

hasta llegar a los usuarios de baja tensión. Infelizmente, la

frecuencia de esas fluctuaciones coincide con la frecuencia de

fluctuación de la iluminación que es detectada por el ojo

humano (1 a 15 Hz, aproximadamente), provocando un cierta

incomodidad a los consumidores residenciales. Actualmente, el

nivel de flicker es medido por instrumentos calibrados de

acuerdo con los estudios de la UIE (Unión Internacional de

Electrotermia) realizados a partir de 1980 y posteriormente

adoptados por la norma IEC 868. La unidad de medición es el

Pst y, de acuerdo con las recomendaciones iniciales, un valor

de Pst igual o superior a 1 pu provocaría niveles de

perturbación considerados inadmisibles. El valor de Pst de

4 5referencia sería el medido en la Alta Tensión, en el llamado

punto común de acoplamiento con los otros consumidores. Sin

embargo, mediciones de campo realizadas posteriormente

mostraron que entre la alta tensión y la baja tensión ocurre

una atenuación natural del flicker, que, en ciertos casos,

puede llegar a 50 %, concluyéndose que para que el usuario

residencial, conectado en la baja tensión, observe un efecto

similar a 1 pu, el valor de Pst provocado por el horno sobre

la AT debería alcanzar valores muy superiores a 1 pu (2 pu, en

el caso de la atenuación de 50 %).

Los niveles de flicker son proporcionales a la relación entre

la potencia del horno y la potencia de cortocircuito del punto

común de acoplamiento con los otros consumidores. Por ese

motivo, la forma más directa de disminuir los niveles de

flicker es el aumento de la potencia de cortocircuito de la

red de alimentación o la reducción de la potencia del horno.

La primera, normalmente no puede ser realizada o exige

inversiones muy elevadas y, la segunda reduce la productividad

del horno. Actualmente, para reducir el flicker algunas

empresas recomiendan los compensadores shunt (SVC), los

cuales, utilizando bancos de capacitores fijos y reactancias

controladas por semiconductores, inyectan en la red cantidades

de energía reactiva de igual amplitud y signo opuesto a las

variaciones de reactivo demandadas por el horno.

Estos dispositivos, en general, son de elevado precio y baja

eficacia en la reducción del flicker.

3.5.7 FUERZAS ELECTRODINÁMICAS PROVOCADAS POR LAS CORRIENTES QUE CIRCULAN POR LOS BRAZOS Y ELECTRODOS

Las corrientes que circulan por los conductores del horno

provocan campos magnéticos variables creando fuerzas que

pueden llegar a quebrar los electrodos. Adicionalmente, las

fluctuaciones en baja frecuencia de la corriente provocan

4 6vibraciones en brazos y columnas del horno. Las fuerzas son

proporcionales a las corrientes de pico al cuadrado e

inversamente proporcionales a las distancias entre electrodos.

Por ese motivo, en algunos casos, después de la reducción de

los diámetros primitivos, realizada con la intención de

disminuir el índice de erosión del arco sobre los

refractarios, ocurrieron aumentos de las vibraciones en brazos

y quiebras de electrodos. Por otro lado, como la máxima

corriente depende de la tensión y es inversa de la reactancia,

en ciertos casos en los cuales fue aumentada la tensión sin el

adecuado aumento de la reactancia ocurrieron fallas

semejantes.

3.5.8 ROTACIÓN DE FASES Y APRIETE DE LOS ELECTRODOS

Este tal vez sea el más conocido efecto de los parámetros

eléctricos del horno. En general, las empresas que proveen

electrodos y asistencia técnica saben que la rotación de fases

debe ser antihoraria para que el momento de torsión sobre los

electrodos sea tal que provoque el ajuste de los mismos. Una

secuencia de fases en el sentido horario provoca aflojamiento

de los electrodos y, eventualmente, la caída de columnas.

El problema es que muchas veces se confunde la secuencia de

fases de alimentación (R, S, T) con la secuencia de fases

física (electrodos 1,2 y 3), que es la que realmente interesa,

llegándose a conclusiones equivocadas.

3.5.9 DESGASTE DE REFRACTARIOS

La erosión provocada por el arco sobre los refractarios fue

objeto de profundos estudios en los años 60 y 70 cuando

todavía no se disponía de paneles refrigerados ni de escorias

espumosas. W. Schwabe definió la expresión que permite evaluar

el grado de erosión provocado por el arco sobre las paredes

del horno. Actualmente, la preocupación con los refractarios

es menor, pero, de cualquier forma, el índice de erosión de

4 7refractarios continua siendo una herramienta útil para definir

el probable desgaste de refractarios cuando la escoria

espumosa no es adecuada o durante los períodos de final de

fusión cuando la chatarra ya está fundida y todavía no existe

escoria espumosa.

El índice de erosión de refractarios de Schwabe puede ser

resumido de la siguiente forma:

Donde V es la tensión del arco, P es la potencia del arco y

b es la distancia entre la faz del electrodo y la pared del

horno. Los factores que provocan aumento del desgaste del

refractario son los mismos que disminuyen el consumo de

electrodos.

3.5.10 OPERACIÓN EN EL PERÍODO DE ESCORIA ESPUMOSA

CON ALTOS FACTORES DE POTENCIA (COS FI)

Los aumentos de tensión realizados en los años 90 obligaron a

instalar reactores para mantener los cosenos fi en valores

inferiores a 0,80 durante el período de fusión. Sin embargo,

especialmente en los hornos que operan con carga continua o,

en general, en los hornos que operan con una buena escoria

espumosa, comprobamos que es posible operar con cosenos fi

próximo de 1 sin que ocurran inestabilidades del arco o

aumentos del factor de reactancia operacional. La operación

con altos cosenos fi permite la obtención de potencias activas

más altas sin necesidad de aumentar la potencia aparente

nominal de los transformadores, posibilitando nuevos aumentos

de productividad con reducción de los consumos de electrodos.

Para poder aumentar el coseno fi en este período es necesario

cortocircuitar los reactores.

4 83.5.11 ESPECIFICACIÓN DE TRANSFORMADORES Y REACTORES

Para determinadas capacidades de los hornos y para los niveles

de producción previstos son definidos los parámetros

eléctricos de operación: potencia activa promedio, tensión

secundaria y coseno fi. Una vez conocidos estos parámetros es

posible especificar el transformador. Para poder calcular la

reactancia del reactor serie, se calcula primero la reactancia

que el circuito debe poseer y se compara con la reactancia

existente en el circuito. Para operar en la condición de alto

coseno fi durante el periodo de escoria espumosa es necesario

prever una forma de cortocircuitar el reactor o de conmutar

sus taps con carga. Una vez definidas las principales

características del transformador y del reactor es necesario

verificar los aspectos del proyecto eléctrico del

transformador: tipo de conmutación, faja de tensiones máxima a

mínima, tensión primaria más adecuada, clase de tensión, tipo

de enfriamiento, tipo constructivo del transformador, ensayos,

protecciones, accesorios, etc.

3.5.12 CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA - BANCOS DE

CAPACITORES

Dependiendo del punto de conexión a la red eléctrica y de la

reglamentación vigente puede ser necesario mantener niveles de

coseno fi superiores a 0,85, 0,92, 0,95 o, hasta 0,98, en

períodos de medición mensuales u horarios. Como el horno, al

menos durante el período de fusión, opera con cosenos fi

inferior a los límites, se hace necesario compensar la energía

reactiva para elevar el coseno fi en el punto de conexión con

la empresa suministradora de energía.

La forma más simple y económica de compensar los reactivos es

la instalación de bancos de capacitores fijos. El cálculo de

la potencia de los capacitores es bastante simple cuando el

coseno fi de operación es conocido. Al proyectar los bancos de

4 9capacitores hay que tomar la precaución de verificar la

frecuencia de resonancia paralelo de los capacitores con la

red, incluyendo el transformador reductor y, en el caso de

ocurrir una resonancia en alguna de las principales

frecuencias armónicas generadas por el horno (2a, 3a, 4a, e

5a) debe ser modificada la potencia del banco para desplazar

la frecuencia de resonancia. Después de definida la potencia

efectiva y la reactancia del banco, deben ser calculadas las

tensiones de servicio permanente y los aumentos de tensión

provocados por las armónicas generadas por el horno para poder

definir la tensión nominal y la potencia nominal del banco.

3.5.13 ARMÓNICAS Y FILTROS DE ARMÓNICAS

La principal perturbación provocada por el horno de arco son

las fluctuaciones de tensión de frecuencia inferior a la

industrial (flicker). No obstante, el horno de arco genera

también corrientes armónicas (frecuencias múltiplos de la

fundamental) que a su vez causan distorsiones de la onda de

tensión de la red. El horno de arco genera una gama bastante

ancha de frecuencias armónicas, siendo las de mayor amplitud

la 3a, la 2a, la 5a y la 4a, en ese orden. Más, los valores

promedio de las amplitudes de las corrientes armónicas de los

hornos son relativamente bajos, en comparación con los

generados por los convertidores que usan tiristores. En la

práctica, algunos pocos semiciclos de la corriente muestran

porcentajes elevados de distorsión, pero, en promedio, éstos

no pasan de 5 % para las principales armónicas.

La necesidad de filtros de armónicas depende básicamente de la

obligatoriedad de cumplir normas más o menos exigentes sobre

distorsión de tensión. De un punto de vista práctico, es

posible, en gran parte de los casos, instalar los bancos de

capacitores sin filtros, desde que se tome la precaución de

desplazar la frecuencia de resonancia paralelo de las

principales frecuencias armónicas. La necesidad de instalar

5 0filtros de armónicas es inevitable cuando existen

compensadores estáticos (SVC), ya que estos al poseer

dispositivos de estado sólido controlados por la variación del

ángulo de disparo provocan elevados niveles de armónicas.

De cualquier forma, en muchos proyectos se decide instalar

filtros de armónicas en la subestación para garantizar que no

ocurran amplificaciones muy elevadas de las tensiones y de las

corrientes de los bancos de capacitores. Una buena solución

puede ser la instalación de filtros de 3a armónica

(sintonizados en aproximadamente 2,9 x fundamental). El

proyecto de los filtros debe tomar en consideración la

sobretensión de régimen permanente provocada por los

inductores sobre los capacitores, además de las sobretensiones

provocadas por las armónicas, las sobretensiones de

energización de los capacitores y los impulsos de tensión

provocados por las corrientes de inrush de los transformadores

del horno. En el caso de los filtros de 2a armónica, este

último tipo de sobretensión es crítica y obliga a

sobredimensionar los bancos de capacitores, encareciendo el

proyecto.

3.5.14 SOBRETENSIONES

El circuito de alimentación de los hornos de arco es similar a

cualquier otro circuito de alimentación industrial. Una

peculiaridad de este circuito es el elevado número de

maniobras del transformador del horno (generalmente conectado

en 13,8 kV, 23 kV o 33 kV, mas también, en ciertos casos, en

46 kV, 69 kV y hasta 120 kV), que puede llegar a 100 por día.

Otra característica es la existencia de bancos de capacitores

de alta potencia. Para maniobrar el horno, son utilizados

actualmente interruptores de vacío. Las principales

protecciones contra las sobretensiones de maniobra son los

supresores de impulsos de maniobra, más conocidos como

pararrayos (o apartarrayos) ya que son los mismos dispositivos

5 1utilizados para proteger contra descargas atmosféricas. Estos

supresores, a partir de 1980 aproximadamente, pasaron a ser

fabricados con óxidos metálicos, como el óxido de zinc. En el

caso de un transformador instalado, por ejemplo, en 24 kV, el

nivel de aislación del mismo debe ser adecuado para soportar

tensiones de impulso de hasta 150 kV y los pararrayos, para

ese nivel de tensión, normalmente actúan con aproximadamente

60 kV. Para los transformadores de horno se recomienda

instalar los pararrayos no sólo entre fase y tierra mas

también entre fases. En el caso de los disyuntores de vacío,

existe un fenómeno conocido como múltiples reigniciones que

eventualmente (difícilmente) podría provocar sobretensiones de

alta frecuencia que podrían averiar al transformador,

especialmente cuando existen capacitores de "surge" en el

primario del transformador y capacitores de corrección del

factor de potencia en la subestación principal. Para proteger

contra este tipo improbable de sobretensión, un fabricante de

disyuntores de vacío recomienda los circuitos de protección

RC, conectados entre fase y tierra. Otro tipo de sobretensión

bastante común es el "restrike" que ocurre durante la

desconexión de los bancos de capacitores, cuando los

interruptores no son adecuados o están con defectos. Estas

sobretensiones son de alta energía y normalmente provocan

fallas en los pararrayos.

3.5.15 PROTECCIONES CONTRA SOBRECORRIENTE

El ajuste de las protecciones de sobrecorriente de los hornos

de arco debe seguir algunos criterios diferenciados. En la

operación normal del horno ocurren cortocircuitos entre los

electrodos y la chatarra que pueden provocar corrientes

superiores al doble de la nominal del transformador durante

pocos segundos. Si los relés de sobrecorriente son ajustados

en la forma convencional, actuando rápidamente para corrientes

inferiores a las de los cortocircuitos normales de la

operación del horno, ocurrirán frecuentes actuaciones del relé

5 2que perjudicarán la operación del horno. Por otro lado, es

conveniente que si la duración de esas sobrecorriente es

superior a algunos segundos, los relés actúen. También sería

deseable que los relés actuasen instantáneamente al ocurrir un

cortocircuito en las barras de salida del transformador y,

ciertamente, deben actuar instantáneamente en el caso de un

cortocircuito en la tensión primaria.

3.6 ELECTRODOS

3.6.1 EL CARBONO

El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y

símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de

las condiciones de formación, puede encontrarse en la

naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y

cristalino en forma de grafito o diamante. Es el pilar básico

de la química orgánica; se conocen cerca de 10 millones de

compuestos de carbono, y forma parte de todos los seres vivos

conocidos.

Cuadro 3.1.- Datos del Grafito

INFORMACIÓN DIVERSA DEL GRAFITO

ELECTRONEGATIVIDAD 2,55 (Pauling) 2,5 (Allred y Rochiw)

CALOR ESPECÍFICO 710,6 J/(kg × K) (grafito); 518,3 J/(kg × K) (diamante)

CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

3 106 Ω–1 × m–1 (grafito, dirección paralela a los planos); 5 × 102 Ω-1 × m–1 (dirección perpendicular)

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

19,6 W/(cm × K) (grafito, dirección paralela a los planos); 0,06 W/(cm × K) (dirección perpendicular); 23,2 W/(cm × K) (diamante)

3.6.2 CARACTERÍSTICAS SECUNDARIAS

El carbono es un elemento notable por varias razones. Sus

formas alotrópicas incluyen, sorprendentemente, una de las

5 3sustancias más blandas (el grafito) y la más dura (el

diamante) y, desde el punto de vista económico, uno de los

materiales más baratos (carbón) y uno de los más caros

(diamante). Más aún, presenta una gran afinidad para enlazarse

químicamente con otros átomos pequeños, incluyendo otros

átomos de carbono con los que puede formar largas cadenas, y

su pequeño radio atómico le permite formar enlaces múltiples.

Así, con el oxígeno forma el dióxido de carbono, vital para el

crecimiento de las plantas; con el hidrógeno forma numerosos

compuestos denominados genéricamente hidrocarburos, esenciales

para la industria y el transporte en la forma de combustibles

fósiles; y combinado con oxígeno e hidrógeno forma gran

variedad de compuestos como, por ejemplo, los ácidos grasos,

esenciales para la vida, y los ésteres que dan sabor a las

frutas; además es vector, a través del ciclo carbono-

nitrógeno, de parte de la energía producida por el Sol.

3.6.3 APLICACIONES

El principal uso industrial del carbono es como componente de

hidrocarburos, especialmente los combustibles fósiles

(petróleo y gas natural). Del primero se obtienen, por

destilación en las refinerías, gasolinas, keroseno y aceites,

siendo además la materia prima empleada en la obtención de

plásticos. El segundo se está imponiendo como fuente de

energía por su combustión más limpia. Otros usos son:

• El isótopo carbono 14, descubierto el 27 de febrero de

1940, se usa en la datación radiométrica.

• El grafito se combina con arcilla para fabricar las minas

de los lápices. Además se utiliza como aditivo en

lubricantes. Las pinturas antirradar utilizadas en el

camuflaje de vehículos y aviones militares están basadas

igualmente en el grafito, intercalando otros compuestos

químicos entre sus capas. Es negro y blando. Sus átomos

están distribuidos en capas paralelas muy separadas entre

5 4sí. Se forma a menos presión que el diamante. Aunque

parezca difícil de creer, un diamante y la mina de un

lapicero tienen la misma composición química: carbono.

• El diamante es transparente y muy duro. En su formación,

cada átomo de carbono está unido de forma compacta a

otros cuatro átomos. Se originan con temperaturas y

presiones altas en el interior de la tierra. Se emplea

para la construcción de joyas y como material de corte

aprovechando su dureza.

• Como elemento de aleación principal de los aceros.

• En varillas de protección de reactores nucleares.

• Las pastillas de carbón se emplean en medicina para

absorber las toxinas del sistema digestivo y como remedio

de la flatulencia.

• El carbón activado se emplea en sistemas de filtrado y

purificación de agua.

• El carbón amorfo ("hollín") se añade a la goma para

mejorar sus propiedades mecánicas. Además se emplea en la

formación de electrodos (ejemplo el de las baterías).

Obtenido por sublimación del grafito, es fuente de los

fulerenos que pueden ser extraídos con disolventes

orgánicos.

• Las fibras de carbón (obtenido generalmente por

termólisis de fibras de poliacrilato) se añaden a resinas

de poliéster, donde mejoran mucho la resistencia mecánica

sin aumentar el peso, obteniéndose los materiales

denominados fibras de carbono.

• Las propiedades químicas y estructurales de los

fulerenos, en la forma de nanotubos, prometen usos

futuros en el incipiente campo de la nanotecnología.

3.6.4 HISTORIA

El carbón (del latín carbo-onis, "carbón") fue descubierto en

la prehistoria y ya era conocido en la antigüedad en la que se

manufacturaba mediante la combustión incompleta de materiales

5 5orgánicos. Los últimos alótropos conocidos, los fulerenos,

fueron descubiertos como subproducto en experimentos

realizados con haces moleculares en la década de los 80.

3.6.5 ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN

El carbono no se creó durante el Big Bang porque hubiera

necesitado la triple colisión de partículas alfa (núcleos

atómicos de helio) y el Universo se expandió y enfrió

demasiado rápido para que la probabilidad de que ello

aconteciera fuera significativa. Donde sí ocurre este proceso

es en el interior de las estrellas en la fase RH (Rama

Horizontal) donde este elemento es abundante, encontrándose

además en otros cuerpos celestes como los cometas y en las

atmósferas de los planetas. Algunos meteoritos contiene

diamantes microscópicos que se formaron cuando el Sistema

Solar era aún un disco protoplanetario.

En combinaciones con otros elementos, el carbono se encuentra

en la atmósfera terrestre y disuelto en el agua, y acompañado

de menores cantidades de calcio, magnesio y hierro forma

enormes masas rocosas (caliza, dolomita, mármol, etc.).

El grafito se encuentra en grandes cantidades en Estados

Unidos, Rusia, México, Groenlandia e India.

Los diamantes naturales se encuentran asociados a rocas

volcánicas (kimberlita y lamproita). Los mayores depósitos de

diamantes se encuentran en el África (Sudáfrica, Namibia,

Botswana, República del Congo y Sierra Leona). Existen además

depósitos importantes en Canadá, Rusia, Brasil y Australia.

3.6.6 PRECAUCIONES

Los compuestos de carbono tienen un amplio rango de toxicidad.

El monóxido de carbono, presente en los gases de escape de los

motores de combustión y el cianuro (CN) son extremadamente

tóxicas para los mamíferos, entre ellos las personas. Los

5 6gases orgánicos etano, etino y metano son explosivos e

inflamables en presencia de aire. Por el contrario, muchos

otros compuestos no son tóxicos sino esenciales para la vida.

3.6.7 ELECTRODO DE CARBÓN O GRAFITO

Este término se designa a un conductor eléctrico utilizado

para establecer un circuito eléctrico (flujo de electrones),

etimológicamente tiene su origen en las palabras elektron y

hodos referidas a ambar y conductor respectivamente este

término fue acuñado por el físico ingles Michael Faraday. En

una celda electroquímica se pueden identificar dos electrodos

el ánodo que es el que se oxida y el cátodo que se reduce,

cuando se habla de elementos polarizados el ánodo es el

electrodo positivo y el cátodo el electrodo negativo. El

grafito puede ser enriquecido con potasio para mejorar su

conductividad. Usualmente los electrodos de grafito son

utilizados en hornos eléctricos para procesamiento de arrabio

y/o chatarra . El proceso comienza con la llegada de la chatarra previamente clasificada a la acería, aquí es inspeccionada y

luego es cortada o fragmentada en pedazos más menudos los

cuales son transportados al crisol de fundición, una vez

determinada la cantidad a ser fundida se procede a colocar los

dos o tres electrodos según sea el caso y luego con ayuda de

un trasformador de alto voltaje se produce un arco eléctrico

entre ambos electrodos el cual derrite la chatarra, en este

momento el personal calificado procede a ingresar una sonda

para verificar la composición de la colada y de ser necesario

procede a la aditivación respectiva, es necesario recalcar que

el uso de escoriantes es común para facilitar la separación de

la impurezas; gracias a las lecturas de la sonda se pasa a la

fase de afino.

Dependiendo de la aplicación, la colada pasa a procesos de

conformados específicos como pueden ser la elaboración de

palanquilla o elementos diversos elaborados por laminación.

5 7Los electrodos de grafito son muy frágiles por lo cual su

reemplazo se realiza asistido con procedimientos muy

específicos, en algunos casos la rotura de ellos en proceso

implica grandes pérdidas más que por su costo, por el tiempo

que lleva cambiarlos afectando seriamente a la continuidad del

proceso.

3.6.8 COMPOSICIÓN DE LOS ELECTRODOS

El material de electrodo es hecho de "premium needle coke" que

asegura la mas alta calidad disponible. El material de

electrodo ha sido usado por años en los Estados Unidos en

varias aplicaciones con mucho éxito, es usado en grandes y

pequeñas compañías donde las propiedades físicas del grafito

son requeridas, pero no los altos costos del mismo, el tamaño

máximo de partículas es de 3/8”, esto muestra una estructura

fuerte.

3.6.9 APLICACIONES PRINCIPALES

Se usan en hornos eléctricos de arco, en hornos para

elaboración de acero, en hornos de fundición para producir

metales ferrosos y no ferrosos.

Fig. 3.5.- Electrodos de grafito y accesorios.

3.6.10 USOS

Es una excelente opción para hacer crisoles, placas, anillos

de grafitos, etc. Cuando los materiales de grano fino son

expuestos a altas temperaturas y no son enfriados antes de ser

5 8expuestos al aire o ventilación se oxidan rápidamente cuando

esto ocurre se desmoronan y no guardan su forma, cuando un

material de electrodo se oxida, retiene su forma.

3.7 MEDIDAS DE AHORRO GENERALES

• Utilice materiales aislantes para disminuir pérdidas de

calor.

• Utilice autómatas programables para controlar tanto el

consumo del horno como otros parámetros del mismo. Entre

un horno eléctrico automatizado y otro manual, la

diferencia de consumo es alrededor del 25%.

• Asegure un buen sellado de las puertas. Hasta el 80% de

las pérdidas de un horno puede originarse al abrir las

mismas.

• Utilice bocas de entrada regulables de forma que la

apertura sea la justa para permitir la entrada del

material, pero no mayor para evitar pérdidas

innecesarias.

• Procure trabajar con el horno a carga completa, en lugar

de hacer varias cargas parciales.

• Cargue rápidamente la materia prima para reducir las

pérdidas de radiación del horno.

• Igualmente, intente que los tiempos de utilización sean

lo más elevados posibles, para evitar tener que

precalentar el horno cada vez que se quiere utilizar.

• Procure que los tiempos de funcionamiento en vacío sean

mínimos. Reduzca tiempos de análisis y de reparación del

horno.

• Antes de cargar el material, es necesario eliminar

cualquier tipo de suciedades que provoquen la formación

de escoria.

• Precaliente si es posible la carga mediante calor

sensible de gases de escape procedente de otros procesos.

5 9• Puede aprovechar el calor que almacenan para otros

procesos, como precalentar otro horno, secar algún

producto, etc.

3.8 MEDIDAS ADICIONALES PARA HORNOS DE ARCO ELÉCTRICO

• Para reducir los tiempos de fundición y mejorar la

productividad y el consumo energético, el proceso puede

ayudarse insuflando oxígeno durante el proceso de

fundición.

• Intente maximizar la temperatura de “tapping”.

• Controles automáticos de los electrodos minimizan las

fluctuaciones de la corriente del arco y mantienen la

potencia constante.

• En muchos casos, en zonas de la pared del horno a altas

temperaturas se pueden colocar enfriadores de agua que

disminuyen los tiempos de reparación y el consumo de

energía.

• Utilice “ultra high power” (UHP) para fundiciones

rápidas. Bajos voltajes y grandes corrientes permiten

aumentar la velocidad de fundición con menor erosión de

material refractario. La eficiencia puede ser hasta 2

veces mayor en comparación con funcionamiento normal.

• Un aumento de la potencia del transformador con una nueva

unidad o modificando el voltaje secundario del

transformador puede aumentar el factor de potencia del

horno y aumentando la potencia del mismo, reduciendo los

tiempos de “tapping” y el consumo de electrodos.

• Calentando las cucharas en hornos de arco eléctrico puede

suponer un aumento de la vida útil de los materiales

refractarios, evitando humedades y cambios bruscos y

continuos de temperatura, disminución de la energía

eléctrica mediante la disminución de los procesos de

sobrecalentamiento finales y aumento de la producción por

la reducción de tiempos del proceso de “tapping”.

6 0CAPÍTULO IV

ESTRUCTURA MECÁNICA 4.1 HORNOS DE ARCO ELÉCTRICO

Son los más usados en los talleres de fundición. Constan de un

crisol basculante de sección circular, con solera cóncava

recubierta de material refractario y dos aberturas laterales,

una para adicionar los materiales de afino o la carga metálica

(en los hornos pequeños) y la otra para la piquera. Todo ello

va cubierto con una bóveda desmontable (para introducir la

carga metálica) recubierta interiormente de material

refractario, provista de orificios por donde penetran los

electrodos de grafito, que hacen saltar el arco con la carga

metálica situada en la solera. Una vez cargado el horno se

hacen descender unos electrodos hasta la superficie del metal.

La corriente eléctrica fluye por uno de los electrodos, forma

un arco eléctrico hasta la carga metálica, recorre el metal y

vuelve a formar un arco hasta el siguiente electrodo. La

resistencia del metal al flujo de corriente genera calor, que

junto con el producido por el arco eléctrico, funde el metal

con rapidez. Hay otros tipos de horno eléctrico donde se

emplea una espiral para generar calor. Durante este periodo

debe existir una capa de escoria en la superficie, para afinar

el baño, evitar su oxidación y proteger la bóveda y las

paredes del crisol de la irradiación del calor del arco y del

metal. La duración del proceso es relativamente rápida,

permitiendo un control adecuado tanto en la temperatura, como

en la composición del metal. Una vez que ha terminado el

proceso, se retiran los electrodos y se procede a la colada en

la cuchara, inclinando el horno. Los hornos de este tipo que

más se usan son los trifásicos con capacidad de 3 a 8

toneladas, aunque se construyen desde 1 a 100 toneladas. Se

emplean para fundir el acero y la fundición gris de excelente

calidad.

6 1

Fig.4.1.- Partes de un horno eléctrico por arco.

4.2 ESTRUCTURA

El horno de arco eléctrico puede tener revestimiento ácido o

básico. El revestimiento del fondo no participa en el proceso

de refinación: sirve como recipiente del metal fundido. El

casco del horno de arco eléctrico esta hecho con planchas de

acero soldadas o remachadas que forman una estructura

reforzada por viguetas o piezas moldeadas. Esta montado en

balancines que permite inclinar el horno para la colada. El

horno común tiene dos puertas una para la carga opuesta al

caño de colada y otra para el trabajo situada a 90 grados

entre ambas. El sistema de electrodos mas usado es el de

Heroult que consiste de tres electrodos y tres fases con un

solo transformador. El horno tiene un revestimiento de

ladrillos de magnesita que cubre todo el fondo y las paredes

hasta más arriba de la sección expuesta a la escoria. Las

paredes del horno eléctrico pueden ser de un material ácido o

básico, las que se usan en la industria son ácidas ya que el

mineral hierro, también es ácido. Por encima del nivel a que

llega la escoria, las paredes suelen ser de ladrillos de

sílice o de magnesita con forro de metal. El techo es un domo

de ladrillos de sílice con tres aberturas de 50 cm para los

electrodos. Hoy en día se construyen hornos eléctricos con

techo oscilante, que permite la colocación de la carga por

arriba. Los electrodos suelen ser de carbono no cocido o de

grafito, generalmente de este último material.

6 24.3 OPERACIÓN DEL HORNO

De ordinario, el horno eléctrico trabaja con chatarra, pero

existen otras variantes. El hierro de primera fusión puede ser

parcialmente refinado en el hogar abierto o en el convertidor

de Bessemer y luego se carga en el horno eléctrico para su

refinación final. En otro método se toma el arrabio fundido en

un cubilote, se traslada a un convertidor y luego al horno

eléctrico para su acabado. Según otra variante, el arrabio

fundido en un cubilote se carga sobre un lecho de mineral de

hierro en el horno eléctrico. En el horno eléctrico ordinario,

la chatarra, que constituye el grueso de la carga, se extiende

con las piezas más gruesas en el fondo y las más ligeras

encima. Se agregan piedra caliza, mineral de hierro o escamas

de laminación, y tal vez aleaciones ferrosas. Aplicada la

corriente y fundida la chatarra en parte, formando charcos de

metal en el fondo del horno, se añaden escamas de laminación o

mineral de hierro. La caliza y el mineral se descomponen y

eliminan los elementos oxidables, carbono, manganeso, fósforo

y silicio, en forma de escoria, como en el proceso de hogar

abierto. En los aceros corrientes solo es necesario ajustar

las condiciones de la escoria, de modo que el acero tenga la

temperatura y la composición deseadas. Entonces, se hace la

colada. Este método se llama la “escoria negra”.

Los aceros de aleación y el acero inoxidable requieren mayor

tratamiento. Después de fundida la chatarra y cubierta con la

escoria fundida, se procede a analizar el acero. Si la

refinación ha progresado suficientemente, se inclina el horno

ligeramente para rastrillar la escoria “negra” por completo a

fin de separar del acero fundido el fósforo, la mayor parte

del azufre y parte del manganeso, del silicio y del cromo de

la carga inicial. El acero fundido se cubre entonces con una

mezcla de cal, arena, coque y espato de flúor. Esta mezcla se

funde y se forma una escoria reductora “blanca”. Esta escoria

“blanca” desoxida el acero tomando el oxígeno del óxido de

6 3hierro disuelto. En algunos casos, se añaden desoxidantes,

como el siliciuro de calcio y el aluminio - silicio, para

acelerar la desoxidación. También pueden añadirse óxidos de

ciertos elementos de aleación como los de cromo, vanadio,

volframio y molibdeno, óxidos que son absorbidos por el metal

fundido. Además de su capacidad para eliminar el azufre del

acero, el horno eléctrico básico tiene la propiedad de

mantener el acero fundido por largo tiempo en atmósfera no

oxidante, lo que permite regular exactamente la temperatura y

ajustar con cuidado la composición.

4.4 EJEMPLO DE UN HORNO PARA COLADA CONTINUA

Fig. 4.2.- Horno para colada continua.

Resumen:

Horno de arco eléctrico para fundir continuamente acero y sus

aleaciones que incluye al menos un primer cuerpo (11) que

comprende una zona superior (35) para la carga de la materia

prima (17) y una zona inferior (36) para la fundición y el

primer refinado del metal fundido, y al menos un segundo

cuerpo (12) que incluye una zona (37) con la función de

decantar y refinar el metal líquido y con un orificio de

sangrado (30) para el metal líquido, formando los cuerpos

primero (11) y segundo (12) un solo cuerpo conectados por

6 4medio de un canal (13) a través del cual se transfiere el

metal líquido, cooperando la zona superior (35) del primer

cuerpo (11) al menos con medios de carga (24), incluyendo los

cuerpos primero (11) y segundo (12) al menos un electrodo

central y vertical respectivo (14, 114) y ánodos relativos

(15) situados en la parte inferior, incluyendo el primer

cuerpo (11) en las paredes laterales quemadores calentadores

(22) y lanzas supersónicas (23) para inyectar oxígeno e

incluyendo el segundo cuerpo (12) en la parte inferior toberas

(26) para inyectar carbono, siendo los medios de carga (24) de

la materia prima (17) de tipo continuo y estando asociados con

medios para agitar y distribuir (19, 20) la materia prima (17)

de manera homogénea, estando el canal (13) asociado con medios

para regular el flujo desde un cuerpo (11) hasta el otro (12).

4.5 BALANCE ENERGÉTICO

4.5.1 GENERALIDADES

El balance energético de un horno varía fundamentalmente de un

horno continuo a uno intermitente. En los hornos continuos

interviene la producción en kg/h o en t/h, mientras que en los

intermitentes es más importante la carga introducida en cada

operación en kg o en t. La temperatura en los hornos continuos

es prácticamente constante en cada zona a lo largo del tiempo,

y la temperatura de la carga varía a lo largo del horno desde

la entrada hasta la salida. En los hornos intermitentes la

temperatura de la carga varía a lo largo del tiempo, pero se

mantiene relativamente constante en todo el horno en un

instante dado. Respecto a los hornos intermitentes deben

distinguirse:

• Los procesos en los que la temperatura de regulación del

horno permanece prácticamente constante.

• Los procesos en los que la temperatura del horno sigue un

ciclo de calentamiento, mantenimiento y enfriamiento sin

extraer la carga del interior del horno.

6 5En los primeros, al introducir la carga baja evidentemente la

temperatura del horno, se enfría el revestimiento, aunque cede

su calor a la carga, pero la energía cedida por los elementos

calefactores se utiliza para calentar el revestimiento

nuevamente y la carga hasta la temperatura de regulación del

horno, cuyo valor de consigna ha permanecido constante. En los

segundos, al introducir la carga, el horno está a baja

temperatura y se calientan simultáneamente la carga y el

revestimiento con todos los elementos del interior del horno.

Después de un periodo de mantenimiento a la temperatura

fijada, la carga se enfría en el interior del horno juntamente

con el revestimiento. Es fundamental, por tanto, el calor

absorbido por el revestimiento, durante el calentamiento, y

cedido en el enfriamiento.

Debe aclararse que el concepto de temperatura del horno es

bastante convencional:

• Los elementos calefactores (llamas o resistencias

eléctricas conectadas) tendrán la mayor temperatura.

• La carga, incluso al final del periodo de calentamiento,

estará a menor temperatura.

• El revestimiento tendrá probablemente, una temperatura

mayor a la de la carga e inferior a la de los elementos

calefactores. Un termopar con su caña de protección

señalará una temperatura intermedia entre las tres

citadas que se denomina temperatura del horno.

4.5.2 COMPONENTES BÁSICOS DEL BALANCE ENERGÉTICO

El consumo de energía de un proceso en un horno industrial es

una de sus características principales. Se determina

calculando los componentes del balance energético, cuando se

trata del diseño, o midiéndolos en su funcionamiento real,

cuando se trata de un horno construido. El balance energético

se establece tomando como base la producción horaria, en los

hornos continuos, y el ciclo completo de una carga, en los

6 6hornos intermitentes. Sin embargo, es frecuente que muchos

hornos continuos funcionen únicamente durante uno o dos turnos

de trabajo al día, por lo que las pérdidas de calor, durante

las horas de parada del horno, deben también tenerse en

cuenta. En todo balance energético es fundamental que las

condiciones al final del periodo en que se hacen las

mediciones sean las mismas que al comienzo. Por ello, en los

hornos intermitentes las mediciones cubren una carga completa

o un ciclo completo, y en los hornos continuos las condiciones

de trabajo deben ser lo suficientemente constantes como para

que las pequeñas variaciones que se produzcan sean

despreciables. Entre los componentes de un balance energético

se distinguen los que suponen aportación de calor al proceso y

los que absorben calor del sistema.

• Aportación de calor.

• Por las resistencias de calentamiento. Durante el

calentamiento de la carga las resistencias están

conectadas todo el tiempo, por lo que aportan al horno su

potencia nominal, hasta que la temperatura llega a la de

regulación, instante a partir del cual se reduce la

potencia conectada. Esto se produce utilizando energía

eléctrica para calentar el horno, si se utiliza otro tipo

de medio para calentar el horno la temperatura no se

regularía tan fácilmente. En los hornos provistos de

ventiladores de recirculación debe tenerse en cuenta la

energía aportada por dichos ventiladores al interior del

horno, que es la energía absorbida en el eje del

ventilador y transformada íntegramente en calor, dicha

energía disminuye sensiblemente al aumentar la

temperatura del horno.

• Calor de reacciones exotérmicas. En hornos de recalentar

para la industria siderúrgica; se incluye aquí el calor

producido en la oxidación de la carga que da lugar a la

formación de la cascarilla.

6 7• Absorción de calor

• Calor útil requerido para calentar y/o fundir la carga.

• Calor perdido por la escoria. Debe tenerse en cuenta

sobre todo en los hornos de fusión.

• Calor a contenedores y soportes de carga.

• Calor de reacciones endotérmicas. Es tipo de los hornos

de calcinación y de fusión.

• Pérdidas de calor por conducción a través de las paredes

• Pérdidas de calor por aberturas

• Pérdidas de calor por el agua de refrigeración

• Pérdidas del calor acumulado en el revestimiento.

• Pérdidas de calor incontroladas o que resultan imposibles

de medición.

4.5.3 BALANCE ENERGÉTICO EN FUNCIONAMIENTO ESTABLE

Denominamos funcionamiento estable de un horno al que es

repetitivo a lo largo del tiempo en cuanto a las condiciones

de trabajo, sin paradas o cambios importantes en el proceso,

sobre todo de temperatura. En un horno continuo supone

constancia en las cargas, temperaturas de regulación de las

diferentes zonas, velocidades de avance o tiempos de

tratamientos constantes a lo largo de un periodo prolongado

sin paradas durante la noche, fines de semana, etc.

En un horno discontinuo, que opera por ciclos con enfriamiento

del horno, dichos ciclos se repiten sucesivamente sin cambios

en las cargas y temperaturas de proceso. Tiene especial

importancia el calor almacenado en el revestimiento, del cual

una parte importante se pierde en cada ciclo. En los hornos

intermitentes de fusión o de mantenimiento, se mantienen

constantes las temperaturas del proceso, siendo irrelevantes

en el balance energético las pérdidas por calor almacenado.

En el funcionamiento de un horno debe verificarse:

Calor aportado = Calor absorbido

6 8Se indica a continuación dos balances energéticos para un

horno continuo y otro discontinuo.

Horno contínuo

• Potencia a la carga útil.................. qu = 58%

• Potencia a las bandejas................... qct = 20%

• Pérdida por las paredes................... qp = 11%

• Pérdida por las puertas................... qr = 7%

• Calentamiento de la atmósfera............. qa = 4%

• Potencia media total...................... pm = 100%

Horno intermitente.

• Energía útil a la carga..................qu = 50%

• Energía a los contenedores...............qct = 20%

• Pérdidas por las paredes.................qp = 26,8%

• Pérdidas por radiación en desplazamiento.....qr = 2%

• Pérdidas adicionales.....................qin = 1,2%

• Consumo total............................ct = 100%

Tanto en hornos continuos como intermitentes, no deben

olvidarse dos componentes del consumo energético:

• Calor de vaporización de los líquidos que se introduzcan

en el horno por requerimientos del proceso y de la

posterior disociación del líquido en componentes químicos

más elementales.

• Calor de vaporización del agua o líquido arrastrado por

las piezas de un proceso anterior.

4.5.4 BALANCE ENERGÉTICO EN FUNCIONAMIENTO REAL

El balance energético en funcionamiento estable (producción

nominal del horno sin variar las condiciones de trabajo) es

aplicable a unos periodos no muy extendidos en el tiempo, ya

que en su funcionamiento real es frecuente:

6 9• Un cambio en las condiciones del proceso.

• Operar con diferentes cargas o producciones de trabajo.

• Realizar paradas por: modificaciones en los procesos

posteriores al horno, exigencias de mantenimiento,

paradas en que el horno se desconecta o se mantiene a

temperaturas reducidas, etc.

Un cambio de los parámetros de funcionamiento del horno puede

suponer un considerable aumento de la energía consumida. Si es

preciso elevar las temperaturas de regulación de las distintas

zonas que componen el horno, es necesario, por una parte

calentar el horno a las mayores temperaturas, lo que requiere

energía, y además parar la producción del horno hasta que se

alcance el nuevo régimen, lo que da lugar a pérdidas de calor

sin producción. La energía requerida para calentar el horno y

las pérdidas de calor, durante el tiempo de calentamiento sin

producción, pueden elevar considerablemente el consumo medio.

Si el horno va a operar a un régimen de temperaturas inferior

al anterior, es preciso destinar un tiempo de enfriamiento sin

producción, durante el cual las pérdidas de calor se mantienen

prácticamente constantes y que deberán tenerse en cuenta en el

balance energético correspondiente. Los tiempos de

calentamiento o enfriamiento antes citados son reducidos en

hornos con aislamientos a base de fibras cerámicas, pero

pueden ser de varias horas cuando se han utilizados ladrillos

u hormigones refractarios y aislantes. El consumo en los

periodos de mantenimiento a temperatura tiene una gran

importancia en el consumo energético medio correspondiente a

un periodo prolongado.

Además, deben considerarse los periodos de parada total, a los

que sigue un calentamiento del horno hasta su puesta a

temperatura de régimen que exige una gran cantidad de energía

y que, para evitar daños en el revestimiento (a causa del

dilatamiento que sufre el revestimiento al aumentar la

temperatura), debe hacerse a una velocidad adecuada. Es

7 0frecuente que el cálculo del balance energético en

funcionamiento estable se haga con meticulosidad, desglosando

en detalle todos sus componentes, mientras que el cálculo de

los consumos energéticos en los periodos de mantenimiento y de

parada parcial o total se realice de una forma aproximada y

poco minuciosa, lo que puede conducir a una estimación del

consumo energético medio muy inferior al real. Es cierto que

el cálculo de los consumos en los periodos de calentamiento

del horno, es complejo y requiere una cierta experiencia

deducida de experiencias anteriores, pero es muy peligroso

deducir cifras de consumo sin cálculos adecuados, ya que los

errores pueden ser muy importantes cuantitativamente.

4.6 LADRILLOS REFRACTARIOS

Los Ladrillos Refractarios utilizados son de dos tipos, según

su contenido de arcillas con alúminas o sílices. Sus

características les permiten soportar temperaturas muy

elevadas, aunque ambos se comportan de diferente manera.

4.6.1 LADRILLOS CON ALTO CONTENIDO EN ALÚMINA

Estos ladrillos tienen un coeficiente de dilatación térmica

muy bajo, por lo cual están preparados para soportar altas

temperaturas y luego se enfrían sin llegar a presentar

dilataciones o deformaciones significativas que lo afecten.

Son ladrillos de alto costo porque son escasas las arcillas

con que se fabrican.

4.6.2 LADRILLOS CON ALTO CONTENIDO DE SÍLICE

Estos ladrillos pueden soportar altas temperaturas, y a

diferencia de los anteriores, se dilatan de manera

considerable cuando son sometidos a fases alternativas y

continuas de calor y frío. Dichos cambios bruscos de

temperatura los afecta de tal modo, que finalmente los

7 1desintegra. Se los emplea en aquellos sitios donde las

temperaturas altas son continuas.

4.7 CARACTERÍSTICAS DE LOS LADRILLOS REFRACTARIOS

• El color que adoptan estos ladrillos se debe al proceso

de fabricación; pueden ser amarronados ó pardo

blancuzcos.

• Piezas de alta densidad.

• Poseen textura lisa y homogénea.

• Baja conductividad térmica.

• Alto punto de fusión.

Quizás el dato más importante para el dimensionamiento de las

paredes del ladrillo es su conductividad térmica. El

coeficiente de conductividad térmica es una característica de

cada sustancia y expresa la magnitud de su capacidad de

conducir el calor. Su símbolo es la letra griega λ.

En el Sistema Internacional de Unidades (SI) se mide en:

O en el sistema técnico:

Y en el sistema anglosajón:

El coeficiente de conductividad térmica expresa la cantidad o

flujo de calor que pasa a través de la unidad de superficie de

una muestra del material, de extensión infinita, caras planas

paralelas y espesor unidad, cuando entre sus caras se

establece una diferencia de temperaturas igual a la unidad, en

condiciones estacionarias. Este coeficiente varía con las

condiciones del material (humedad que contiene, temperatura a

la que se hace la medición), por lo que se fijan condiciones

para hacerlo, generalmente para material seco y 15ºC

7 2(temperatura media de trabajo de los materiales de

construcción) y en otras ocasiones, 300 ºK (26,84ºC).

Cuadro 4.1.- Valores típicos de conductividad térmica (λ)

Material

Conductividad Térmica

Material

Conductividad Térmica

Acero 47-58 Hierro 80,2

Agua 0,58 Ladrillo 0,80

Aire 0,02 Ladrillo refractario

0,47-1,05

Alcohol 0,16 Latón 81-116

Alpaca 29,1 Litio 301,2

Aluminio 209,3 Madera 0,13

Amianto 0,04 Mercurio 83,7

Bronce 116-186 Mica Moscovita 0,72

Cinc 106-140 Níquel 52,3

Cobre 372,1-385,2 Oro 308,2

Corcho 0,04-0,30 Parafina 0,21

Estaño 64,0 Plata 406,1-418,7

Fibra de vidrio

0,03-0,07 Plomo 35,0

Glicerina 0,29 Poliuretano 0,018-0,025

Vidrio 0,6-1,0

4.8 MANTENIMIENTO EN HORNOS

Se realizan tres actividades de mantenimiento básicas,

mantenimiento preventivo, predictivo y correctivo.

El mantenimiento preventivo consiste una serie de labores

periódicas que buscan la correcta operación del sistema en

7 3cada uno de sus componentes mediante un control para prevenir

fallos inesperados.

4.8.1 PREVENTIVO

Dependiendo del tipo de horno y la fuente de calentamiento,

dentro del mantenimiento preventivo diario se debe realizar:

• Realizar chequeo de arranque.

• Chequear las variables de proceso, temperatura, presión,

etc.

• Mantener la cámara libre de materiales indeseados, si es

de fundición, libre de escoria.

• Inspeccionar que las líneas de agua de enfriamiento no

presente fugas.

• Inspeccionar líneas de suministro de combustibles

líquidos.

• Inspeccionar las conexiones hidráulicas (solo usar

fluidos no inflamables en el sistema).

• Chequear si funciona la conexión a tierra.

• Asegurar que el sistema de enfriamiento de emergencia en

los hornos se encuentre en buenas condiciones de

operación.

• Inspeccionar sistemas de alarma.

En el mantenimiento preventivo mensual se debe realizar:

• Ajustar las terminales eléctricas de los contactores y

controles.

• Remover los platos de la cubierta e inspeccionar los

serpentines y las conexiones.

• Remover la cubierta e inspeccionar serpentines de

enfriamiento y conexiones.

• Examinar los elementos internos expuestos al

calentamiento (serpentines, resistencias, etc.).

7 4• Chequear los sistemas mecánicos como ventiladores,

rodamientos, correas, etc.

• Chequear los filtros de agua fría e hidráulica.

• Chequear paso de aire caliente al exterior del horno.

• Usar dos métodos independientes para soportar el horno

cuando se suspenda para inspección, en el caso de una

caída inesperada del mismo debido a la pérdida de presión

hidráulica.

• Revisar el estado de los aislamientos.

Dentro del mantenimiento preventivo semestral se debe:

• Calibrar elementos de medición.

• Revisar sensores.

• Realizar un análisis de la combustión.

En el mantenimiento preventivo anual se debe:

• Desmontar el sistema y realizar mantenimiento completo,

reemplazando piezas desgastadas.

• Chequear la condición interna y externa de aislamientos

térmicos.

• Desmontar el sistema del quemador para limpiar boquillas

y ajustar atomización.

4.8.2 PREDICTIVO

El mantenimiento predictivo consiste en interpretar las

variables principales de cada elemento que compone el sistema

de aire comprimido, y predecir su vida útil en correcta

operación.

Dentro del mantenimiento predictivo se debe realizar:

• Análisis vibratorio, resonancia.

• Controles no destructivos (líquidos penetrantes,

magnetismo).

• Análisis metalúrgico.

7 5• Controles geométricos.

• Análisis energéticos.

4.8.3 FALLAS FRECUENTES

En general las fallas más frecuentes en hornos se presentan

en:

• Sistemas de ventilación.

• Quemadores.

• Aislamientos.

• Sistemas de enfriamiento (hornos de fundición).

A manera de ejemplo, en hornos rotatorios la falla más

frecuente se relaciona con el desbalance del sistema de

rotación. Uno de los principales parámetros a controlar en un

horno rotatorio es mantenerlo alineado para minimizar las

pérdidas de refractario debido a estrés mecánico. La

alineación de un horno significa posicionar los patines de los

soportes de tal forma que la flexibilidad de coraza del horno

se minimiza y los soportes comparten la carga

proporcionalmente.

En los hornos túnel es indispensable mantener el horno siempre

caliente para que los refractarios no se fracturen. Los

refractarios al calentarse se expanden y al enfriarse se

comprimen, al encender un horno túnel todos los refractarios

se encuentran expandidos por el calor si no se mantiene cierta

temperatura aún con el horno sin material para cocer, los

refractarios se comprimen y al calentarlo de nuevo se expanden

fracturándose.

4.9 NORMAS PARA HORNOS

Dentro de este ítem se tienen en cuenta regulaciones para

actividades peligrosas en hornos y normas nacionales e

internacionales relacionadas con su correcta operación,

mantenimiento y diseño.

7 64.9.1 REGULACIONES PARA ACTIVIDADES PELIGROSAS

Estas normas deben ser aplicadas para la ubicación, diseño,

construcción y operación de hornos usados en procesos

cerámicos y otros procesos de tratamiento en los que se usa

calor.

4.9.2 UBICACIÓN Y CONSTRUCCIÓN

Los hornos y sus equipos relacionados deben ser localizados:

• Teniendo en cuenta la posibilidad de fuego resultante del

sobrecalentamiento o el escape de combustibles líquidos o

gaseosos y la posibilidad de daño a los edificios y

personas resultante de la explosión.

• A nivel o por encima del piso.

• De tal forma que sea fácil el acceso para inspección y

mantenimiento y deben estar adecuadamente despejados con

el fin de permitir el funcionamiento óptimo de los

orificios de salida. El techo y los pisos de los hornos y

otros aparatos de calentamiento deben estar

suficientemente aislados y ventilados para mantener

temperaturas debajo de los 50 °C.

Los hornos y otros equipos relacionados deben ser construidos

de materiales no combustibles. Además los marcos de los hornos

eléctricos y otros equipos deben tener conexión a tierra.

Los hornos y otros equipos relacionados que contengan mezclas

de gases inflamables deben tener orificios de desahogo para

liberar las presiones internas y todos los paneles y puertas

deben estar acondicionados de tal forma que cuando estén

abiertas, todos los orificios constituyan un área efectiva de

desahogo. Además, deben existir un venteo externo al edificio

con las respectivas protecciones (capuchones a la salida de

las chimeneas para evitar la entrada de agua).

7 7Todos los conductos deben construirse con materiales no

combustibles y tener solo la abertura necesaria para la

apropiada operación y mantenimiento del sistema. Los conductos

pasan a través de paredes combustibles, pisos y techos deben

tener el aislamiento adecuado y despejados para prevenir

temperaturas en la superficie que superen los 50 °C. Los

conductos de desahogo no deben descargar cerca de puertas,

ventanas u otra toma de aire de manera que permitan la entrada

de vapor dentro del edificio.

4.9.3 CONTROLES DE SEGURIDAD

Debe existir un número suficiente de controles de seguridad,

los cuales deben ser construidos y acondicionados para

mantener las condiciones requeridas de seguridad y prevenir el

desarrollo de fuego y explosiones peligrosas. Los controles de

ventilación deben asegurar la adecuada preventilación y

ventilación del sistema. Los controles de seguridad del

combustible deben estar acondicionados para minimizar la

posibilidad de acumulaciones peligrosas de aire-combustible

explosivas en el sistema de calentamiento. Los controles de

exceso de temperatura deben estar acondicionados para mantener

una temperatura de operación segura dentro del horno y otros

equipos de calentamiento.

4.9.4 CONTROL DE FUEGO

Los hornos y otros equipos de calentamiento y conductos que

contengan materiales de proceso combustibles deben estar

equipados con rociadores automáticos.

Se deben instalar extinguidores portátiles cerca del horno y

otros equipos de calentamiento.

4.9.5 NORMAS A NIVEL INTERNACIONAL

Entre las normas para hornos a nivel mundial se encuentran:

ASME PTC33A Test de eficiencia para incineradores

ASME 86-99 Estándares para hornos y estufas

7 8ANSI Z21.47 a 1999 Hornos de quema de gas

ANSI JIS B 8415-1991 Código general de seguridad de hornos

industriales

ISO 5019-4-1988 Aislamientos de ladrillo y

dimensionado de hornos.

4.10 NUEVAS TECNOLOGÍAS

De acuerdo con información “Trazado de Tecnologías para

Procesos de Calentamiento” del Departamento de Energía y

tecnologías industriales de los Estados Unidos para los

próximos 20 años se tiene proyectado un desarrollo tecnológico

para mejorar los procesos de calentamiento industrial. A

continuación se presentan los puntos más relevantes de dicho

documento.

4.10.1 SENSORES Y CONTROL DE PROCESOS

La calidad del producto durante un proceso térmico depende de

la habilidad para medir, registrar y controlar de manera

efectiva los procesos durante las operaciones de calentamiento

que minimicen la variabilidad del producto.

Algunos de los últimos mecanismos de control consisten en la

optimización de la relación aire-combustible para reducir

emisiones y mejorar la eficiencia energética del horno. En los

próximos años se planea desarrollar sensores no intrusivos

basados en tecnologías ópticas de diagnóstico como sensores

que midan múltiples componentes de emisión (CO2, NOx, CO, O2).

4.10.2 MATERIALES AVANZADOS PARA TEMPERATURAS ALTAS

La habilidad para incrementar la eficiencia térmica de los

procesos está severamente restringida por la disponibilidad y

el costo de materiales de alto desempeño para altas

temperaturas. El uso de materiales de alto desempeño podría

permitir el diseño de equipos más compactos, la reducción la

energía y las emisiones, menores costos de operación y

mantenimiento e incremento de la productividad. Para esto se

7 9requieren materiales con propiedades como resistencia a altas

temperaturas, choque térmico, resistencia a la corrosión,

resistencia a altas presiones, conformación y maquinabilidad

que varía dependiendo del área de aplicación.

4.10.3 SISTEMAS DE GENERACIÓN DE CALOR

En equipos para procesos de calentamiento, las fuentes de

calor pueden ser sistemas de combustión mediante llama o

eléctrico (inducción y resistencia). Para los sistemas de

combustión, el desafío consiste en optimizar la eficiencia

térmica y los costos de operación de acuerdo con las

regulaciones de emisiones. Esta optimización depende de

factores tales como control de los oxidantes de los

combustibles durante todas las etapas de calentamiento,

variabilidad en la mezcla del combustible, reacción completa y

desempeño de los quemadores por debajo de su rango de

operación. Con las tecnologías actuales, es difícil reducir

las emisiones y mejorar la eficiencia a un costo que sea

rentable. Para sistemas eléctricos, el desempeño del sistema y

el costo depende del costo de la energía que depende de las

pérdidas asociadas con su distribución y transmisión, pérdidas

en el sistema de enfriamiento (particularmente en sistemas de

calentamiento por inducción) y la confiabilidad del suministro

de energía.

4.10.4 SISTEMAS DE CONTENCIÓN DE CALOR

Los procesos industriales la generación de calor controlada y

la transferencia de calor requiere del uso de una “caja” que

pueda contener el calor, mantener la atmósfera deseada,

asistir en la transferencia de calor, reducir las pérdidas de

energía y facilitar el manejo del material. El diseño y

mantenimiento de la caja tiene impactos en los costos

energéticos, emisiones, productividad, calidad del producto y

seguridad del personal. El diseño apropiado, operación y

8 0mantenimiento son importantes en la eficiencia de los procesos

de calentamiento industrial.

4.10.5 SISTEMAS DE RECUPERACIÓN DE CALOR

Un gran porcentaje del total de la energía que entra a los

sistemas de calentamiento puede ser recuperado en forma de

calor de desecho. El calor de desecho producido en muchas

formas, como gases de combustión, agua fría, bandejas, cintas,

y en algunos casos, el producto calentado en sí. Hoy los

métodos para recoger, recobrar y usar los calores de desecho

no son económicamente justificables. Esto es especialmente

cierto para bajas temperaturas o calor de bajo grado (agua

caliente o flujo de productos de baja temperatura). Sistemas

de recuperación de calor avanzados permiten el ahorro de una

cantidad de energía significativa.

4.10.6 SISTEMAS DE CONTROL DE EMISIONES

Durante los últimos 25 años, las emisiones generadas por la

combustión (NOx, CO, partículas) han sido la mayor preocupación

en el diseño y la operación de equipos de proceso térmico. Los

niveles de emisión y los costos asociados pueden ser reducidos

considerablemente a partir de tecnologías de control

innovadoras.

Dentro de estas nuevas tecnologías se encuentran los

quemadores oscilantes que retardan y evitan la formación de

NOx.

4.10.7 ENTRADAS AUXILIARES

La atmósfera de proceso (mezcla de gases), usada durante un

proceso térmico para muchas operaciones críticas, puede ser

determinante para la calidad del producto y el desempeño del

sistema de calentamiento. Estas atmósferas que actúan como

protección o ligadas al proceso son generadas in situ u

obtenidas por una mezcla de gases almacenados (N2, H2, CO2,

NH3). Los equipos y métodos que usan atmósferas tienen un

8 1efecto significativo en los costos de operación y la

productividad. El uso de oxígeno puro para la combustión

también se está volviendo común. La reducción en los costos de

producción, almacenamiento, mezclado y control de estos gases

puede incrementar la eficiencia, reducir las emisiones y en

algunos casos aumentar la productividad y la calidad del

producto

(ESTRACTADO DE UN ARTÍCULO DEL INSTITUTO DE ENERGÍA Y

TERMODINÁMICA – UPB)

8 2CAPÍTULO V

CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS EN HORNOS ELÉCTRICOS DE ARCO - CORRELACIÓN

CON LOS FACTORES DE OPERACIÓN

5.1 INTRODUCCIÓN

Los aspectos físicos del consumo de electrodos de grafito en

hornos eléctricos fueron explicados en un excelente trabajo

técnico de W. E. Schwabe.

Excluyendo las quiebras, el consumo de electrodos ocurre: en

sentido vertical, por el efecto del arco en la punta y, en el

sentido horizontal, por el efecto de la oxidación.

En la práctica, el consumo de electrodos es computado apenas

con base en el consumo vertical. El peso de electrodo

consumido a ser contabilizado, será proporcional a la longitud

de la pieza, al peso específico del grafito y a la sección

original del electrodo.

Para encontrar la ecuación del consumo total de electrodos

(kg/h), se puede partir de una expresión que defina la

relación entre la velocidad de consumo vertical y los factores

de operación. Normalmente, esta velocidad de consumo,

expresada en centímetros por hora, es llamada de consumo

lineal.

El consumo lineal es proporcional a la corriente al cuadrado e

inversamente proporcional a la sección de la punta del

electrodo.

El desgaste lateral por oxidación influencia indirectamente el

consumo total de electrodos a través de la disminución de la

sección de la punta, provocando un aumento del consumo lineal.

Sin embargo, un aumento del consumo lineal conduce a una

8 3disminución del tiempo de exposición a la oxidación y, en

consecuencia, a un nuevo aumento del diámetro de la punta.

Estos efectos continúan en forma iterativa hasta que la punta

del electrodo alcanza su sección definitiva, correspondiente a

las condiciones de operación existentes. El hecho del desgaste

lateral debe ser proporcional al tiempo de exposición y, por

tanto, inversamente proporcional al consumo lineal, sirve como

base para relacionar el diámetro de la punta con los factores:

densidad de corriente, calidad de los electrodos y altura del

horno.

Otra consecuencia de ese relacionamiento entre los consumos

lateral y lineal es la de permitir encontrar una ecuación

única para el consumo de electrodos, sin necesidad de separar

el consumo de punta del consumo por oxidación, tal como será

demostrado a continuación.

5.2 CONSUMO DE PUNTA Qt (kg/h) Y CONSUMO LINEAL Lc (cm/h)

Pesquisas de laboratorio y experiencias prácticas muestran que

el consumo de punta, en kg/h, es proporcional a la intensidad

de corriente al cuadrado. El consumo de punta Qt (kg/h) es

independiente del diámetro del electrodo, y, por tanto:

(5.1)

Para conseguir el objetivo de desarrollar una ecuación única

que defina el consumo específico de electrodos sin separar el

consumo de punta del consumo por oxidación, hay que encontrar,

en primer lugar, un modelo para el consumo lineal Lc (cm/h).

Si el consumo de punta, en kg/h, es proporcional a I2 e

independiente del diámetro de la punta, es fácil concluir,

como será visto a continuación, que el consumo lineal, en

cm/h, es inversamente proporcional al diámetro de la punta al

cuadrado (d2).

8 4El peso de punta consumido por hora, será proporcional al peso

específico del grafito, a la sección de la punta y a la

longitud de electrodo consumido por hora (Fig. 5.1):

Fig. 5.1.- Consumo Lineal

(5.2)

Donde:

Ws = Peso específico en kg/cm3.

Lc = Consumo lineal en cm/h.

y

d = Diámetro de la punta en cm.

Por tanto, el consumo lineal Lc será:

(5.3)

Substituyendo en la fórmula anterior:

Y, finalmente, llamando:

(5.4)

(5.5)

Por tanto, el consumo lineal Lc (cm/h) es proporcional a I2 e

inversamente proporcional a d2.

5.3 CONSUMO TOTAL DE ELECTRODOS QT (kg/h)

Físicamente, el consumo total de electrodos QT (kg/h) es igual

a la sumatoria de los consumos de punta y lateral. No

obstante, es posible calcular el consumo de electrodos

partiendo apenas del conocimiento del consumo lineal. El peso

del cilindro equivalente de diámetro D, consumido en un

8 5determinado espacio de tiempo, será proporcional a la altura

de electrodo consumida en ese lapso de tiempo, a la sección:

(5.6)

Del cilindro y al peso específico del grafito, Ws (Fig. 5.2).

Fig. 5.2.- Consumo Total

Por tanto, para un horno con 3 electrodos:

Substituyendo

Donde:

Se obtiene:

(5.7)

El consumo total de grafito, en kilogramos por hora de horno

conectado, es proporcional a la corriente al cuadrado y a la

relación entre el diámetro original del electrodo al cuadrado

y el diámetro de la punta al cuadrado.

Esta ecuación visualiza, simultáneamente, el consumo de punta

y el consumo por oxidación lateral. Si no hubiera oxidación,

el desgaste lateral sería nulo y .

En ese caso, el consumo total sería igual al consumo de punta:

(5.8)

8 65.4 CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS Qs (kg/t)

El consumo específico de electrodos es el consumo de

electrodos referido a la producción de acero, generalmente

expresado en kilogramos de grafito por tonelada de acero.

Partiendo de la fórmula del consumo total de electrodos QT

(kg/h), es simple hallar la correlación entre el consumo

específico Qs (kg/t) y los parámetros de operación.

La producción horaria promedio del horno es proporcional a la

potencia activa promedio e inversamente proporcional al

consumo específico de energía eléctrica:

(5.9)

Producción de acero (t) por hora de horno conectado

El consumo específico de electrodos Qs (kg/t) es proporcional

al consumo total de electrodos e inversamente proporcional a

la producción horaria Wh (t/h):

(5.10)

Substituyendo en (5.10), el valor QT de la ecuación (5.7) y el

valor de Wh encontrado en la ecuación (5.9):

(5.11)

Colocando unidades:

(5.12)

Por tanto, el consumo específico de electrodos es proporcional

a una constante K que depende de la calidad de los electrodos,

a la relación I²/P que depende de los parámetros eléctricos

utilizados, a la relación D²/d², que es función del desgaste

lateral, y al consumo específico de energía eléctrica qee.

La relación I²/P puede ser expresada de la siguiente forma:

(5.13)

8 7Donde:

X = reactancia operacional total del circuito del horno en

ohms

y

Tan fi = tangente del ángulo fi medida en el punto de

generación (barra infinita).

Por tanto, sustituyendo en (5.11):

(5.14)

La ecuación (5.14) es otra forma de expresar la ecuación

(5.11) y permite visualizar que para determinada tangente fi,

cuanto mayor es la reactancia, menor es el consumo específico

de electrodos (sin embargo, recordar que para mantener la

potencia activa después del aumento de la reactancia es

necesario aumentar la tensión secundaria).

5.5 APLICACIÓN PRÁCTICA DE LA FÓRMULA DE QS (kg/t)

Para utilizar la ecuación (5.14) es necesario hallar

previamente el valor de K. A través de relevamientos

realizados en 8 hornos, encontramos un valor promedio de K

igual a:

(5.15)

Este valor de K corresponde a electrodos calidad regular

fabricados en el Brasil en el inicio de los años 80, con

diámetro igual o superior a 350 mm (14”).

Ejemplo de cálculo del consumo específico de electrodos usando

la fórmula (5.14): sea un horno con una reactancia operacional

total de 4 ohm, factor de potencia 0,80 (tan fi= 0,75),

consumo específico de energía de 550 kWh/t y la relación:

D²/d² = 2,5

Substituyendo esos valores en (5.14):

8 8Este valor de consumo de electrodos es coherente con los

valores que se obtenían en 1980 en hornos que operaban con

bajas tensiones y bajas impedancias.

5.6 RELACIÓN “CONSUMO DE ELECTRODOS/CONSUMO DE

ENERGÍA”

El consumo de electrodos es directamente proporcional al

consumo de energía eléctrica. Por eso, para tener una visión

más clara de los otros factores que afectan el consumo de

electrodos, puede ser utilizada la relación “consumo de

electrodos / consumo de energía eléctrica, Qs/qee”.

De (5.11):

(5.15.1)

Esta relación es usada para comparar los desempeños, en lo que

se refiere al consumo de electrodos, de hornos con diferentes

consumos de energía eléctrica.

Para el ejemplo del ítem anterior:

*Actualmente se obtienen consumos de apenas 2,5 gr/ kWh.

5.7 CONICIDAD DE LOS ELECTRODOS - DESGASTE LATERAL

Cuando se desea calcular el consumo específico de electrodos,

usando las fórmulas (5.11) y (5.14) para una determinada

condición de operación, en un horno con características

definidas, aparece el obstáculo del desconocimiento del valor

de D²/d². En realidad, D²/d² también depende de los parámetros

eléctricos de operación y de las dimensiones del horno y de

los electrodos. Para poder usar las fórmulas (5.11) y (5.14)

en forma más completa, será necesario deducir la correlación

entre D²/d², los parámetros de operación y las dimensiones del

horno. Esto es lo que será realizado a continuación.

8 9El diámetro de la punta “d” será función del desgaste lateral

provocado en el electrodo por la oxidación.

El objetivo es definir el diámetro final d para un determinado

tipo de horno y de operación, y, de esa forma poder calcular

D²/d².

El consumo lateral (D - d) es proporcional al tiempo de

exposición del electrodo al medio oxidante y a la intensidad

de oxidación (Fig. 5.3).

Fig. 5.3.- Consumo por oxidación lateral

Por tanto:

(5.16)

Donde:

Kox = factor proporcional a la intensidad de oxidación e

inversamente proporcional a la capacidad del electrodo para

soportar la oxidación.

Y

Tox = tiempo de exposición a la oxidación. Se trata del tiempo

que un punto de la columna de electrodos demora para pasar de

la altura de la bóveda hasta la punta del electrodo.

El argumento que permite relacionar el desgaste lateral con

los parámetros de operación es el siguiente: el tiempo de

oxidación, exceptuando los tiempos muertos, es inversamente

proporcional al consumo lineal Lc y directamente proporcional a

la altura de oxidación H.

Por tanto:

9 0 (5.17)

Donde:

H = valor proporcional a la distancia bóveda – baño.

Sustituyendo

(5.18)

Concluyéndose que

(5.19)

A partir de la expresión anterior, se obtiene la siguiente

ecuación:

(5.20)

Resolviendo la ecuación anterior, se encuentra:

(5.21)

Substituyendo (5.21) en (5.11) y en (5.14), se obtiene:

(5.22)

(5.23)

(5.22) y (5.23) son las ecuaciones completas para cálculo del

consumo específico de electrodos en función de los factores de

operación y proyecto.

5.8 APLICACIÓN PRÁCTICA DE LA FÓRMULA COMPLETA DEL

CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS QS (kg/t)

Consideramos un horno de 40t operando con factor de potencia

0,80 (tan fi = 0.75), reactancia 5 ohms.

Para poder calcular el consumo específico de electrodos usando

las fórmulas (5.22) y (5.23) deben ser conocidos los valores

de las constantes K, Kox e H.

9 1Para electrodos calidad regular de diámetro igual o superior a

35 cm (14”), fabricados en el Brasil en 1980:

Y

Donde:

H, valor proporcional a la altura del horno. Para hornos de

10t a 70t, puede ser usado H = 40·C1/2, donde C es la capacidad

del horno en toneladas. Para 40 t.

Substituyendo en (5.23):

Para una nueva condición de operación, con I = 22 kA y factor

de potencia 0,72 (tan fi = 1,04), el nuevo consumo de

electrodos será:

El aumento de la intensidad de corriente, de 18 kA a 22 kA,

provocó un aumento de 5,5 kg/t para 6,13 kg/t en el consumo

específico de electrodos. La relación D²/d² pasó de 2,87 a

2,3. Se concluye que el aumento del consumo específico de

electrodos ocurrió a pesar de la disminución del consumo por

oxidación, en razón del efecto proporcionalmente superior del

aumento del consumo de punta.

9 25.9 CONCLUSIONES - FACTORES QUE AFECTAN EL CONSUMO

ESPECÍFICO DE ELECTRODOS

Las ecuaciones encontradas permiten evaluar los efectos

provocados por los diferentes factores sobre el consumo

específico de electrodos.

De la ecuación (5.11):

, se concluye que

el consumo específico de electrodos depende de los siguientes

factores:

K - CALIDAD DE LOS ELECTRODOS

Para igual intensidad de corriente, el consumo de punta en

kg/h puede ser mayor o menor dependiendo de la calidad de los

electrodos.

5.10 PARAMETROS ELÉCTRICOS DE OPERACIÓN DEL PROYECTO

Los parámetros eléctricos del horno son los que realmente

provocan el principal efecto sobre el consumo de electrodos.

En forma resumida se puede decir que, para determinada

potencia activa, el consumo de electrodos depende fuertemente

de la tensión de arco. Cuanto mayor es la tensión de arco,

menor es el consumo de electrodos. Durante la fusión de

chatarra, para aumentar la tensión de arco y mantener los

cosenos fi inferiores a 0.80, necesarios para estabilizar el

arco, la reactancia del circuito debe ser aumentada, para lo

cual son instalados reactores en serie. En el período de

operación con escoria espumosa es posible mantener el arco

estable con cosenos fi próximos a uno, lo que se consigue

operando con baja reactancia.

9 3Kox - Intensidad de oxidación, resistencia del electrodo a la

oxidación

Cuanto mayor es la intensidad de oxidación, o menor la

resistencia del electrodo a la oxidación, mayor es el consumo

de electrodos. La velocidad de oxidación Kox, en la forma usada

en este trabajo, dependerá de la temperatura del acero, del

caudal de oxígeno, del tipo de extracción de gases, de la

duración porcentual del afine, de los tiempos muertos y de

otros factores.

K'- CALIDAD DE LOS ELECTRODOS

Cuanto menores sean los factores K y K', menores serán el

consumo de punta y el consumo específico de electrodos. Pero,

cualquier factor que provoque una disminución del consumo

lineal, lleva a un aumento del consumo lateral. Este efecto

puede ser visualizado en la ecuación (5.23) a través del

factor K' en el denominador del término Kox/K'. Esto significa

que si fuese desarrollada una calidad de electrodo con consumo

de punta 20% menor, sin mejorar las propiedades de este

electrodo en lo que se refiere al consumo por oxidación, la

reducción del consumo específico sería inferior a 20%. En la

práctica, un electrodo de calidad premium, además del menor

consumo de punta, posee mayor capacidad para soportar la

oxidación, y tanto K y K' como Kox son inferiores a los de un

electrodo de calidad regular, permitiendo reducciones de

consumo específico directamente proporcionales a la variación

de K.

H·D/I²- ALTURA DEL HORNO, DENSIDAD DE CORRIENTE EN LOS

ELECTRODOS

Cuanto mayor sea la altura útil del horno, mayor será el

consumo específico de electrodos. La altura H corresponde a la

longitud de la parte de la columna de electrodos que permanece

dentro del horno sufriendo la mayor intensidad de oxidación.

9 4Densidades de corriente (I²/D) bajas provocan aumentos de los

consumos de electrodos debido al aumento porcentual del

consumo por oxidación lateral. Para resolver esto, a veces

puede ser disminuido el diámetro de los electrodos. La

utilización de agua para reducir el consumo de electrodos

puede ser visualizada como una reducción de la altura de

oxidación H o como una reducción de la velocidad de oxidación

Kox.

qee - CONSUMO ESPECIFICO DE ENERGÍA ELÉCTRICA

El consumo específico de electrodos es directamente

proporcional al consumo específico de energía eléctrica.

Ciertos hornos que operan con altos consumos de electrodos, en

realidad pueden estar sufriendo de condiciones de operación

que provocan alto consumo de energía. Por ese motivo, para

evaluar mejor el desempeño del horno, del punto de vista del

consumo de electrodos, es preferible usar el coeficiente Qs

(gr/kWh) que define los gramos de electrodos consumidos por

cada kWh empleado (5.15.1).

Los modelos encontrados no muestran cualquier correlación

entre el consumo específico de electrodos y el tiempo "tap to

tap".

9 5CAPÍTULO VI

INGENIERÍA DEL PROYECTO

6.1. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DEL HORNO

Para la determinación de la capacidad del horno debemos tomar

en cuenta las características del material en cuestión, que en

este caso es el acero.

Con estos datos se realizará a continuación el cálculo de la

carga que determinará la capacidad del horno.

En primer lugar se tomará algunas formas geométricas, como se

muestra en la figura.

Fig. 6.1.- Esquema de cálculo de la capacidad.

La posición que adoptará el metal fundido se presenta como un

segmento esférico, cuyas relaciones son las siguientes:

6.1.1 FÓRMULAS A UTILIZAR

(6.1)

(6.2)

Diámetro sector esférico

(6.3)

(6.4)

9 6Datos iniciales:

6.1.2 CÁLCULO DEL VOLUMEN Y PESO MATERIAL A FUNDIR

Reemplazando datos en ecuaciones (6.1), (6.2), (6.3) y (6.4)

se tiene:

6.2 DIMENSIONES DE LA ESTRUCTURA

Fig. 6.2.- Dimensiones del horno.

6.2.1 DIÁMETRO DEL BAÑO (METAL LÍQUIDO)

(6.5)

6.2.2 ALTURA DE LA CUBA O CÁMARA DE LA REACCIÓN

(6.6)

9 76.2.3 ESPESOR DE LA PLANCHA

(6.7)

6.2.4 FLECHA DE LA BÓVEDA, TECHO O TAPA Dr (de 15 %)

(6.8)

(6.9)

(6.10)

6.3 ESPESOR LADRILLO REFRACTARIO (SECTOR CILINDRO)

Fig. 6.3.- Mampostería cilindro.

9 8DATOS INICIALES:

Se utilizará como energía necesaria para fundir una

determinada carga, el siguiente dato:

Entonces tendremos los siguientes cálculos:

Se asume que se requerirá un máximo de 3.5 horas para fundir

los 500 kg (0.5 t). Y entonces se tiene:

6.3.1 CALCULANDO EL RADIO EXTERIOR

(6.11)

→

6.3.2 CALCULANDO ÁREAS INTERNA Y EXTERNA DE LAS

PAREDES DEL HORNO

(6.12)

(6.13)

6.3.3 CÁLCULO ÁREA MEDIA LOGARITMICA

(6.14)

9 9

6.3.4 DETERMINACIÓN COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD

(LADRILLO)

(6.15)

Despejando se tiene:

De acuerdo al valor obtenido se indica que para las

condiciones especificadas se requiere un ladrillo con

coeficiente de conductividad de 1.021 (W/m·ºK), sin embargo

nos ofrecen ladrillos refractarios con el coeficiente de

conductividad de 0.47 a 1.05 (W/m·ºK). Entonces el ladrillo

elegido está adecuado.

6.4 CÁLCULO ESPESOR PAREDES (SECTOR SEMIESFERA

INFERIOR)

Fig. 6.4.- Mampostería semiesfera.

Fig. 6.5.- Dimensiones de parte inferior del horno.

1 0 0DATOS INICIALES:

6.4.1 CÁLCULO EXTERIOR SEMIESFERA INFERIOR

(6.16)

(6.17)

(6.18)

6.4.2 CALCULANDO LAS ÁREAS INTERNA Y EXTERNA DE LAS

PAREDES DEL HORNO

(6.19)

(6.20)

6.4.3 CÁLCULO DEL ÁREA MEDIA LOGARÍTMICA

1 0 16.4.4 CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD

NECESARIA DEL LADRILLO EN LA PARTE DE LA

SEMIESFERA

(6.21)

Despejando tenemos:

De acuerdo al valor obtenido se indica que para las

condiciones especificadas en la parte de la semiesfera, que

corresponde a la parte baja del horno, se requiere un ladrillo

con coeficiente de conductividad de 1.010 (W/m·ºK), sin

embargo nos ofrecen ladrillos refractarios con el coeficiente

de conductividad de 0.47 a 1.05 (W/m·ºK). Entonces el ladrillo

elegido está adecuado.

6.5 CÁLCULO ESPESOR REFRACTARIO (SECTOR TECHO O

BÓVEDA)

Fig. 6.6.- Dimensiones de la bóveda o tapa del horno.

El espesor del refractario en el techo o bóveda, es de 230 mm

(0.23 m) para hornos de 20 a 40 t y 380 a 480 mm para hornos

de 40 t y más.

DATOS INICIALES:

1 0 2

6.5.1 CALCULANDO ÁREAS INTERNA Y EXTERNA TECHO O

BÓVEDA

6.5.2 CÁLCULO DEL ÁREA MEDIA LOGARITMICA

6.5.3 CÁLCULO COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD NECESARIA

DEL TECHO O BÓVEDA

(6.22)

Despejando tenemos:

De acuerdo al valor obtenido se indica que para las

condiciones especificadas en la parte de la tapa que tiene

forma también de semiesfera, se requiere un ladrillo con

coeficiente de conductividad de 0.476 (W/m·ºK), sin embargo

nos ofrecen ladrillos refractarios con el coeficiente de

1 0 3conductividad de 0.47 a 1.05 (W/m·ºK). Entonces el ladrillo

elegido está adecuado.

6.6 CÁLCULO DE LA PRODUCTIVIDAD Y CONSUMO DE ENERGÍA

PRODUCTIVIDAD TEÓRICA

Tendremos 0.14 toneladas (t) en 1 hora (h).

PRODUCTIVIDAD REAL

En una hora de trabajo de fusión, se tendrá algunos minutos en

los que se tomaran muestras, aumentos, operación del horno,

etc. Que desembocarán en un tiempo adicional al de la hora. Se

tomará 15 minutos (25 %).

Entonces tendremos:

RENDIMIENTO

PRODUCTIVIDAD EN 24 HORAS

6.7 DISPOSICIÓN DE ELECTRODOS

La mejor disposición de los electrodos de grafito en un horno

eléctrico son los que a continuación se muestran en la figura

siguiente.

1 0 4

Fig. 6.7.- Disposición geométrica de los electrodos.

De tal manera que los campos de acción de cada uno de ellos se

corta en el centro del horno. La separación entre los

electrodos es S de tal manera que la relación entre el

diámetro del horno D y la separación entre los electrodos es:

(6.23)

Despejando S de tiene:

El diámetro de la zona de reacción máxima será:

(6.24)

(6.25)

Y el diámetro del electrodo será determinado por la siguiente

relación:

(6.26)

1 0 5

Según tabla de electrodos (ver Cuadro A-5 en anexo A)

6.8 DIMENSIONADO PORTAELECTRODOS

6.8.1 CÁLCULO AREA DE LA JUNTA COBRE (PORTAELECTRODO) Y ELECTRODO (CARBÓN GRAFITO)

DENSIDAD DE CORRIENTE DE LAS JUNTAS

Dato obtenido de la tesis ELT-114.

Se tomará la media.

6.8.2 CÁLCULO DEL ÁREA DE LA JUNTA

Corriente aproximada de fusión.

Fig. 6.8.- Área de contacto cobre – grafito.

(6.27)

Despejando el área de la junta:

6.8.3 CÁLCULO PERÍMETRO DEL ELECTRODO

Extraído de catálogo electrodos (ver Cuadro A-5 en anexo A).

1 0 6

Delectrodo

Fig. 6.9.- Dimensiones del portaelectrodo.

6.8.4 CÁLCULO ALTURA DEL PORTAELECTRODO

Fig. 6.10.- Forma del portaelectrodo.

6.8.5 CÁLCULO ESPESOR DEL PORTAELECTRODOS

CORRIENTE NECESARIA PARA LA FUSIÓN

De tabla conductores de cobre se elige el # 0000 AWG, sus

características son las siguientes:

11.68 105.20 300 230

NÚMERO DE CONDUCTORES

La densidad eléctrica está definida por:

(6.28)

1 0 7Reemplazando datos se tiene:

Despejando el área se tiene:

(6.29)

Se tomará el área del portaelectrodo como un anillo.

Fig. 6.11.- Área del portaelectrodos.

El área está definida por:

(6.30)

También

(6.31)

Reemplazando 6.31 en 6.30 se tiene

(6.32)

Reemplazando 6.32 en 6.29

(6.33)

Ordenando y reemplazando datos:

1 0 8Resolviendo la ecuación de segundo grado se obtiene lo

siguiente:

Sin embargo en determinada etapa de la operación se provocan

picos elevados que sobrepasan los 15000 A en algunos segundos.

Por lo que se modificará el cálculo con esta corriente.

Resolviendo la ecuación de segundo grado se obtiene lo

siguiente:

Utilizamos un factor de seguridad de 1.7, con este dato se

tendrá:

Se normaliza esta medida a un espesor de 1” (25.4 mm).

6.9 CÁLCULO DEL ENGRANE DE VOLTEO

Tomando en cuenta los volúmenes de las piezas multiplicándolo

por la densidad y la gravedad se obtienen las fuerzas que

intervienen en diferentes lugares, los que se ubican y

plantean de la siguiente forma.

Fig. 6.12.- Disposición de las cargas.

Los datos de las fuerzas F1, F2 y F3, fueron calculadas en

unas planillas Excel que se encuentran en el cuadro A-6, A-7 y

A-8 del Anexo A.

1 0 9Utilizando el software MATHCAD 14, se calcula las reacciones

en los dos puntos R1 y R2.

1 1 0

Fig. 6.13.- Diagrama de esfuerzos cortantes.

Fig. 6.14.- Diagrama de momentos flectores.

6.9.1 PARA EL ENGRANE DE VOLTEO 1

Fig. 6.15.- Diagrama de fuerzas en el engrane 1.

CALCULANDO EL COMPONENTE TANGENCIAL (Wt1)

1 1 1CÁLCULO DE LA CARGA TOTAL (W1)

CALCULANDO EL PAR TORSIÓN (Tp1)

El diámetro primitivo y el número de dientes son:

dp = 798 (mm) y z = 57 (dientes)

Entonces tenemos:

DETERMINANDO LA VELOCIDAD DE ROTACIÓN (n)

Como se trata de un horno eléctrico de arco, para realizar el

vaciado del metal fundido debe ser inclinado suavemente a fin

de evitar movimientos bruscos. Se tomará como referencia que

en 1 segundo desplazará 1.5 dientes.

POTENCIA DE ACCIONAMIENTO (N1)

VELOCIDAD DE RODADURA (DESPLAZAMIENTO)

PASO DIAMETRAL

El paso diametral es la inversa al módulo.

CÁLCULO DE LA TENSIÓN A LA FLEXIÓN ADMISIBLE ( )

1 1 2

Siendo B el ancho de la cara del diente.

6.9.2 PARA EL ENGRANE DE VOLTEO 2

Fig. 6.16.- Diagrama de fuerzas en el engrane 2.

CALCULANDO EL COMPONENTE TANGENCIAL (Wt2)

CÁLCULO DE LA CARGA TOTAL (W2)

CALCULANDO EL PAR TORSIÓN (Tp2)

El diámetro primitivo y el número de dientes son:

dp = 798 (mm) y z = 57 (dientes)

Entonces tenemos:

POTENCIA DE ACCIONAMIENTO (N2)

CÁLCULO DE LA TENSIÓN A LA FLEXIÓN ADMISIBLE ( )

1 1 3

Siendo B el ancho de la cara del diente.

Con los datos obtenidos en ambos apoyos, vamos a la siguiente

tabla:

CUADRO 6.1: TENSIONES A LA FLEXIÓN ADMISIBLES (en N/mm2) Material St 37 St 42 St 50 St 60 C 35 C 45 C 60 GG-20 GG-25 GG-45

bonificado I II III

180 140 90

200 150 100

240 180 120

290 220 140

300 220 140

360 250 150

430 310 190

100 80 50

150 110 70

180 140 100

I: Carga estática. II: Carga variable (alternativa). III: Carga alternativa en el sentido de la fuerza.

Se puede ver ambos resultados son diferentes, por el hecho de

que están sometidos a cargas diferentes. En la tabla se ve que

el material a elegir son dos, una es el C 35I bonificado y el

St 37I. Debemos hacer notar que las piezas en dimensiones y

forma son idénticas, por lo que se elige el C 35I bonificado

(aleación de acero al manganeso y posterior tratamiento

térmico de templado).

6.10 COEFICIENTE DE DEFORMACIÓN DEL PORTAELECTRODOS

Fig. 6.17.- Diámetros del portaelectrodo.

CALCULANDO EL ÁREA INICIAL A 16 ºC (promedio ambiente)

El coeficiente de dilatación lineal del cobre es:

1 1 4

COEFICIENTE DE DEFORMACIÓN A 50 ºC

El cobre a utilizar es un DIN 17655 (aleaciones de cobre para

fundición). Su designación es G-CuCrF35 y tiene una

resistencia a la tracción de:

MÓDULO DE ELASTICIDAD

Aplicando la ley de Hooke

Siendo

t = Espesor de pared.

r = Radio del cilindro.

Remplazando datos se tiene:

Hallando la fuerza máxima que se soportará el perno.

Calculando la cantidad de pernos para la sujeción adecuada.

(6.34)

Tomando un perno de 1” (25.4 mm) y una tensión a la tracción

admisible de 150 (N/mm2) del perno de acero St-37, se determina

su cantidad.

Redondeando tomamos un perno de 1” (25.4 mm).

1 1 56.11 CÁLCULO DE LOS TRANSFORMADORES

Se propone la utilización de dos transformadores a los que se

denominará transformadores de alta y baja respectivamente. El

circuito propuesto es el siguiente:

Fig. 6.18.- Circuito propuesto.

a) Transformador de baja

DATOS:

(6.35)

Entonces:

Normalizando se tiene un transformador de 400 KVA.

En el cuadro A-9 del anexo A, se tiene una tabla en la que muestra los voltajes de fase, voltaje de arco y la potencia

1 1 6activa. En esta tabla con la tensión nominal de 150 V, se obtienen los siguientes resultados:

CUADRO 6.2.-CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL HORNO UNIDAD VALOR 1 VALOR 2 VALOR

INTERPOLADO VOLTAJE DE FASE (V) 140 160 150 VOLTAJE DE ARCO (V) 81.0 92.4 91.83 CORRIENTE 1545 1353 1362.6 POTENCIA Kw a Cos Ø = 0.80 300

Haciendo un nuevo cálculo podemos determinar otra potencia de

este transformador.

Tomando como referencia un factor de potencia de 0.85 que es

lo óptimo para el funcionamiento del horno tendremos:

De acuerdo a este resultado se elige un transformador de 350

KVA, este dato es similar o verifica lo mostrado en el cuadro

A-2 del anexo A.

Los datos técnicos de este transformador serán:

CUADRO 6.3.- Datos técnicos transformador de baja.

TRANSFORMADOR DE BAJA POTENCIA APARENTE 350 KVA TENSIÓN PRIMARIA NOMINAL 2250 V TENSIÓN SECUNDARIA NOMINAL 150 V CORRIENTE PRIMARIA NOMINAL 100 A CORRIENTE SECUNDARIA NOMINAL 1500 A RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN 15 CONEXIÓN PRIMARIA TRIANGULO CONEXIÓN SECUNDARIA ESTRELLA INTERCAMBIADOR DE TAPS

(4 TAPS OPERABLES SIN CARGA)

+1 x 20 %

-2 x 20 %

Este transformador tiene cuatro (4) taps de regulación que son

utilizados en diferentes etapas del proceso. Su descripción es

de la siguiente manera:

TAP A (180 V), utilizado para realizar perforación de la carga

hasta formar líquido en el fondo del horno, por tener una

tensión elevada su arco es amplio (arco largo).

1 1 7TAP B (150 V), mantiene una temperatura constante cuando el

metal ya se encuentra en estado líquido (fundido). En este

estado se realizan las aleaciones y dosificaciones del metal

para darle su característica final.

TAP C (120 V), baja ligeramente la temperatura cuando esta se

ha elevado peligrosamente, ya que puede; de alguna manera

afectar a la composición final del tipo de acero a obtener.

TAP D (90 V), utilizado para realizar un tratamiento

denominado SINTERIZADO, que consiste a la eliminación de la

humedad del ladrillo cuando este ha sido reemplazado en su

totalidad (colada en vacío).

b) Transformador de alta

DATOS:

(6.36)

Entonces:

Normalizando se tiene un transformador de 400 KVA.

Los datos técnicos de este transformador serán:

CUADRO 6.4.- Datos técnicos transformador de alta.

TRANSFORMADOR DE ALTA POTENCIA APARENTE 400 KVA TENSIÓN PRIMARIA NOMINAL 6900 V TENSIÓN SECUNDARIA NOMINAL 2250 V CORRIENTE PRIMARIA NOMINAL 33 A CORRIENTE SECUNDARIA NOMINAL 100 A RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN 3.07 CONEXIÓN PRIMARIA TRIÁNGULO CONEXIÓN SECUNDARIA TRIÁNGULO INTERCAMBIADOR DE TAPS (OPERABLES SIN CARGA) 2 X 2.5 %

1 1 86.12 CÁLCULO DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN

Datos:

CÁLCULO DEL CALOR TRANSFERIDO ENTRE ELECTRODO Y PORTAELECTRODO

PERÍMETRO DEL GRAFITO

AREA DEL GRAFITO

Coeficiente convectivo h para el aire a temperatura ambiente

15 ºC

NUSSELT

(6.37)

(6.38)

h = Coeficiente convectivo para el aire.

K = Función de corrección adimensional.

X = Longitud característica (Hpe ó Lx).

Gr = Número de Grashof.

Pr = Número de Prandtl

C = Constante.

n = Índice.

1 1 9PRANDT

(6.39)

µ = Viscosidad dinámica o absoluta del fluido.

Cp = Calor específico del fluido.

Kaire = Coeficiente conductivo del aire.

GRASHOF

(6.40)

g = Aceleración gravitacional.

ρ = Densidad del fluido.

β = Coeficiente de expansión térmica.

∆θ = Diferencia de temperaturas.

Hallando valores de algunas propiedades utilizando el MANUAL

DE FÓRMULAS PARA TRANSFERENCIA DE CALOR del autor WONG y a la

temperatura ambiente del aire.

Aplicando la fórmula (6.32) se tiene:

Entonces K es igual a:

(6.41)

De la tabla WONG

1 2 0

Aplicando la fórmula (6.31) tenemos:

De la fórmula (6.30) despejando h tenemos:

(6.42)

(6.43)

Realizando algunas operaciones tenemos:

(6.44)

Reemplazando datos obtenemos:

Hallando propiedades y calculando datos para el agua que

circulará dentro de la tubería, a la temperatura de 16 ºC

(289.15 ºK). El diámetro del conducto en el portaelectrodo

será de:

Se obtienen el número de PRANDT y la conductividad para el

agua a la temperatura de entrada, utilizando las tablas del

WONG.

1 2 1

De tablas del WONG, se obtiene el valor para el número de

GRASSHOF

Hallando la temperatura media del agua.

Con este dato calculamos el número de Grasshof

(6.45)

Reemplazando datos tenemos:

Se asume que en cada pasada la temperatura de salida del agua

aumentará 5 ºC respecto de la entrada.

De la ecuación de calor sensible, se puede aproximar el flujo

másico y el caudal de agua que circula por la tubería.

(6.46)

Despejando la masa del agua.

(6.47)

Reemplazando datos.

Hallamos el caudal necesario con la siguiente relación:

(6.48)

1 2 2La sección de la tubería es:

Entonces la velocidad de circulación del agua en los

portaelectrodos será:

Tomando en cuenta que se tiene tres portaelectrodos el caudal

para el sistema de refrigeración total será:

6.13 CÁLCULO DEL CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS

Los cálculos que a continuación se muestran, corresponden a

una aplicación práctica de un horno de características

similares al proyecto, pero de mayor capacidad. Los datos que

se recopilaron corresponden a los días en los cuales se

realizó la fundida e incluso la cantidad y el tipo de material

fundido.

Esta empresa funde los siguientes aceros:

• Aceros ST-37 (Blando).

• Aceros ST-50(Duro).

• Aceros al Manganeso.

• Fierro Gris.

• Fierro Blanco Ni-Hard.

• Aceros Inoxidables.

Los datos promediados obtenidos, corresponden al mes de

junio/2007, en el que se tuvo una mayor producción.

DIÁMETRO DE LOS ELECTRODOS

1 2 3Fig. 6.19.- Forma de los electrodos.

CAPACIDAD DE MATERIAL FUNDIDO NOMINAL

VALOR PROPORCIONAL DE LA DISTANCIA BÓVEDA – BAÑO

Fig. 6.20.- Características y altura del horno eléctrico.

VALOR PROMEDIO DE K QUE CORRESPONDE A ELECTRODOS DE CALIDAD REGULAR

FACTOR DE POTENCIA Cos Φ Y Tan Φ

CONSUMO ESPECÍFICO DE ENERGÍA ELÉCTRICA qee

Este dato es el óptimo para hornos con capacidades superiores

a los 1500 Kg.

RELACIÓN DE DISTANCIAS

1 2 4VALOR DE LA REACTANCIA OPERACIONAL DEL CIRCUITO DEL HORNO , Dato obtenido de la tesis ELT-114CÁLCULO DEL CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS

Aplicando la fórmula 5.14:

Reemplazando datos tenemos

RELACIÓN CONSUMO DE ELECTRODOS/CONSUMO DE ENERGÍA

Aplicando la fórmula 5.15.1:

Reemplazando datos tenemos:

* Actualmente se obtienen consumos menores de 2,5 gr/kWh.

Este consumo es elevado respecto a la referencia que se tiene,

entonces se concluye que existen anormalidades en el proceso y

no es óptimo su funcionamiento.

APLICACIÓN DE LA FÓRMULA COMPLETA DEL CONSUMO ESPECÍFICO DE

ELECTRODOS

CONSUMO LINEAL

Este dato se obtuvo de las tablas de consumos correspondientes

al mes de junio 2007 (ver Anexo B).

TIEMPO DE EXPOSICIÓN A LA OXIDACIÓN

Aplicando la ecuación 5.17 se tiene:

1 2 5FACTOR PROPORCIONAL A LA INTENSIDAD DE OXIDACIÓN

De la ecuación 5.19

y despejando , se tiene:

LA DENSIDAD DEL ELECTRODO DE GRAFITO VARÍA ENTRE LOS

SIGUIENTES:

Datos obtenidos de la tabla de electrodos de la Airco Speer

(ver cuadro A-4 en Anexo A).

HALLANDO LA MEDIA ENTRE ESTOS VALORES

CALIDAD DE LOS ELECTRODOS

FÓRMULA COMPLETA

Utilizando la relación 5.23:

Reemplazando datos se tiene:

Los restantes datos correspondientes a los otros meses, se

hallan tabulados en EXCEL, y se muestran en el Anexo B.

De acuerdo a los datos recopilados de esta fundición, podemos

hacer un análisis acerca de los resultados, que como se verá

no son similares a pesar de que en algunos casos se ha fundido

1 2 6el mismo material. También en la duración de las hornadas que

en algunos casos son de una hora de diferencia.

Existen algunos factores los cuales influyen en el desgaste

estos son:

POR EL TIPO DE MATERIAL A SER FUNDIDO

A continuación algunos detalles.

- Se ve que en el acero que se lo denomina BLANDO (ST 36,

ST 37), existe mayor desgaste, por el hecho de que este

material tiene bajo porcentaje de carbono (entre 0.25 a

0.6 % de C en peso) y el electrodo como es de una

composición a base de carbón, este le adiciona en alguna

medida haciendo que el electrodo pierda mayor longitud.

Estas aleaciones tienden a ser inestables y es por esa

razón que tratan de absorber carbón ya sea del electrodo

o de los mismos ladrillos.

- En el caso del acero denominado DURO (ST 50), este tiene

un porcentaje de carbono medio y alto. Generalmente todos

estos tipos de acero por su porcentaje de carbono (entre

0.6 a 1.24 % de C), tienden a mantenerse estables sin la

necesidad de absorber carbono de los electrodos de

grafito.

- En el caso de los aceros con aleaciones de manganeso,

tienen porcentajes elevados de carbono que está dentro

los rangos denominados duros o de alto carbono, sin

embargo tienen en su composición un porcentaje que oscila

entre 3 a 12 % de Mn. No provocan un desgaste excesivo de

los electrodos, en las tablas mostradas por lo general su

desgaste es menor con relación a las demás aleaciones.

- En el caso de las fundiciones (gris y blanca), su

porcentaje se encuentra entre 3 a 4.5 % de C en peso. El

desgaste de los electrodos es similar a las aleaciones de

Manganeso.

1 2 7NOTA: Datos acerca de las características del acero se

encuentran especificadas en el Cap-2 del presente trabajo. Y

de la misma manera en catálogos de la empresa MEPSA

(Metalúrgica Peruana S. A.) ver en Anexo C.

POR LA CALIDAD Y TIPO DE LA MATERIA PRIMA (CHATARRA)

- Esta no siempre vienen adecuadamente limpias, en muchos

casos son piezas que ya no realizan su trabajo (piezas de

maquinarias en desuso y muy corroídas). El sarro provoca

que no exista un buen contacto de los electrodos con la

carga extendiéndose el tiempo de fusión y formando

elevada cantidad de escoria.

- Otro ejemplo la chatarra de manganeso, siempre son de

tamaños grandes por ejemplo muelas de chancadoras. Estas

antes de ser cargadas requieren un cortado con oxígeno a

tamaños que no siempre son pequeños, teniendo un espacio

grande de vacio. En tal sentido se requerirá de mayor

número de cargadas y por lo tanto paras de

aproximadamente 30 minutos por cargada.

- Se presentan también piezas grandes que no pueden ser

cortadas con oxigeno por su elevado espesor (mayor a las

3”). En este caso se lo carga de alguna manera, pero

cuando se inicia su fusión cae bruscamente afectando a

los electrodos, que en algunas oportunidades rompe el

electrodo.

- En otro caso por alguna inadecuada selección de la carga,

el carbono se eleva por encima de los porcentajes

admisibles, se debe bajar este compuesto hasta que se

encuentre en los niveles adecuados. Por lo tanto esto

provoca el alargamiento del tiempo de fusión.

1 2 8CAPÍTULO VII

ESTUDIO ECONÓMICO

7.1 GENERALIDADES

Los costos son siempre la parte final e inicial de cualquier

proyecto, por lo tanto la parte económica financiera del

proyecto trata de emular la realidad económica de la secuencia

del proyecto, es decir en la práctica la persona encargada de

la ejecución del proyecto debe hacer en primer lugar un

análisis comparativo de los costos de ambos sistemas (actual y

propuesto), hacer una propuesta de capital a invertir y

finalmente exponer un análisis de rentabilidad del proyecto.

El análisis de costos de la implementación de este horno

eléctrico implica muchos componentes que necesariamente

tendrían que ser adquiridos de una fundición de acero, por sus

características.

7.2 COSTO DEL PROYECTO

para realizar el desglose correspondiente se utiliza

diferentes ítems que hacen referencia a cada una de las partes

que comprende el horno eléctrico, para la construcción de

algunas partes es posible utilizar la infraestructura

existente en el taller mecánico de la carrera, por lo tanto se

evaluará el costo de la construcción de algunas partes que

básicamente consta de:

- Materiales e insumos.

- Mano de obra.

- Equipo y maquinaria.

- Gastos generales.

7.2.1 MATERIALES E INSUMOS

Los costos del material utilizados en la construcción de los

diferentes elementos que componen el horno eléctrico han sido

tomados de la oferta existente en el mercado local y nacional,

los materiales a utilizar deben tener excelente calidad y

1 2 9disponibilidad, además de cumplir todas las normas de calidad

establecidas como ser la ASTM A-36, etc.

7.2.2 MANO DE OBRA

El costo de la mano de obra que se utilizará en la

construcción de los diferentes equipos y accesorios del

proyecto es evaluado en función del trabajo a realizar,

rendimiento promedio del trabajador, etc. Es conveniente

mencionar que dicha mano de obra será parte del personal que

podrá ser contratado de acuerdo con la especialidad y

jerarquía requerida, también se deberá tomar en cuenta las

cargas sociales determinadas por ley, las cuales constituyen

un porcentaje considerable del total del costo.

7.2.3 EQUIPO Y MAQUINARIA

La maquinaria y equipo a utilizar se lo considera en función a

su rendimiento y costo horario durante el proceso de

construcción y montaje del proyecto.

7.2.3.1 DESGASTE DE HERRAMIENTA

Otro aspecto importante a considerar es el desgaste de equipos

y herramientas, para el presente proyecto se ha adoptado como

un 5% del costo de mano de obra.

7.2.3.2 IMPUESTOS DE LEY (IT e IVA)

Teniendo en cuenta que los costos de mano de obra no otorga

crédito fiscal, y se lo debe considerar sobre el costo total

de la mano de obra, la influencia del IVA e IT (16%) se la

detalla de la siguiente ,manera:

MOT = MO + IMP

Donde:

MOT: Costo mano de obra total.

MO: Costo mano de obra.

IMP: Impuestos de ley.

1 3 0Como conocemos, los impuestos alcanzan al 16% del total de la

mano de obra, entonces:

MOT = MO + 0.16·MOT

MOT·(1-0.16) = MO

Además si consideramos el 100% del costo de mano de obra

tendremos:

Entonces el impuesto será:

IMP = 0.16·MOT = 0.16·(119.05) = 19.05%

7.2.4 GASTOS GENERALES

Los gastos de la carrera durante la ejecución de un proyecto u

obra son de diversa índole y origen, algunos de los cuales

pueden ser fácilmente identificados y definidos como el caso

concreto del costo de materiales, mano de obra o el desgaste

de herramienta entre otros. En cambio existen otros gastos que

siendo imputables a la mano de obra misma no son claramente

determinados, porque no intervienen en forma directa y no

pueden ser asignados a ninguno de los rubros anteriormente

mencionados, por esta razón se adoptan estos, conocidos como

gastos generales y que equivalen al 10% del costo total de la

obra.

7.3 ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS

Los materiales utilizados tanto en la construcción como el

montaje de equipos del proyecto son desglosados por ítems en

las tablas adjuntas a continuación, que constituyen el

análisis de precios unitarios por componentes y partes de que

equipos, tomando para ello como parámetros el precio en el

mercado y la cantidad de material requerida, ensamble y mano

de obra, así como el tiempo necesario en cada uno de los

mismos, tomando los parámetros técnicos y sociales de ley.

1 3 1UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA

INGENIERÍA MEC - ELM

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: CUBA HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 1 de 16

PRECIO PRECIO

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL

(Bs) (Bs) (Bs)

A: MATERIALES 10947

* Plancha cilindrada Pieza 1 5000 5000 ST 36 de 13 mm según plano

* Plancha conformada Pieza 1 4500 4500 ST 36 de 13 mm según plano

* Plancha ST 36 de 6 mm Pieza 2 300 600 * Electrodos E 6013 (

Ø

3.18) Kg 5 15 75 * Electrodos E 6013 (Ø 4.16) Kg 4 18 72

* Disco de corte 9" Pieza 5 20 100

* Disco de desbaste 9" Pieza 6 15 90

* Oxígeno Tubo 3 120 360

* Carburo de calcio Kg 10 15 150

B.- MANO DE OBRA 13785

* Mecánico de 1ra. Hrs. 88 30 2640

* Soldador de 1ra. Hrs. 88 30 2640

* Ayudante mecánico Hrs. 88 15 1320

* Ayudante soldador Hrs. 88 15 1320

Total 7920

* Cargas sociales 50% 3960

* Gasto de herramientas 5% 396

* Impuestos 1509

C.- MÁQUINA Y EQUIPOS

TOTAL (A+B+C) 24732

D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 2473

E.- GRAN TOTAL 27205

1 3 2UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA

INGENIERÍA MEC - ELM

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: TAPA HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 2 de 16

PRECIO PRECIO

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL

(Bs) (Bs) (Bs)

A: MATERIALES 3 7 9 5

* Plancha cilindrada Pieza 1 2500 2500

ST 36 de 6 mm según plano

* Plancha ST 36 de 6 mm Pieza 2 300 600 * Electrodos E 6013 (

Ø

3.18) Kg 5 15 75

* Disco de corte 9" Pieza 4 20 80

* Disco de desbaste 9" Pieza 4 15 60

* Oxígeno Tubo 3 120 360

* Carburo de calcio Kg 8 15 120

B.- MANO DE OBRA 6892

* Mecánico de 1ra. Hrs. 44 30 1320

* Soldador de 1ra. Hrs. 44 30 1320

* Ayudante mecánico Hrs. 44 15 660

* Ayudante soldador Hrs. 44 15 660

Total 3960

* Cargas sociales 50% 1980

* Gasto de herramientas 5% 198

* Impuestos 754

C.- MÁQUINA Y EQUIPOS

TOTAL (A+B+C) 10687

D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 1069

E.- GRAN TOTAL 11756

1 3 3UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA

INGENIERÍA MEC - ELM

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: ARMADURA HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) PORTAELÉCTRODO 3 de 16

PRECIO PRECIO

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL

(Bs) (Bs) (Bs)

A: MATERIALES 7447

* Tubo NW DIN 2440 de 6" Pieza 1 3000 3000

sin costura "negro"

* Barra plana 50 x 18 Pieza 2 600 1200

DIN 1017 ST 37

* Acero redondo Ø 200 Pieza 1 1200 1200

DIN 671 ST 37

* Plancha ST 37 de 13 mm Pieza 2 600 1200 * Electrodos E 6013 (

Ø

3.18) Kg 5 15 75 * Electrodos E 6013 (Ø 4.16) Kg 4 18 72

* Disco de corte 9" Pieza 5 20 100

* Disco de desbaste 9" Pieza 6 15 90

* Oxígeno Tubo 3 120 360

* Carburo de calcio Kg 10 15 150

B.- MANO DE OBRA 13785

* Mecánico de 1ra. Hrs. 88 30 2640

* Soldador de 1ra. Hrs. 88 30 2640

* Ayudante mecánico Hrs. 88 15 1320

* Ayudante soldador Hrs. 88 15 1320

* Tornero de 1ra. Hrs. 22 30 660

Total 7920

* Cargas sociales 50% 3960

* Gasto de herramientas 5% 396

* Impuestos 1509

C.- MÁQUINA Y EQUIPOS

TOTAL (A+B+C) 21232

D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 2123

E.- GRAN TOTAL 23355

1 3 4UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA

INGENIERÍA MEC - ELM

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: DESCANSO PRINCIPAL HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 4 de 16

PRECIO PRECIO

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL

(Bs) (Bs) (Bs)

A: MATERIALES 4600

* Pieza fundida ST 37 Pieza 1 4500 4500

según detalle de plano * Electrodos E 6013 (

Ø

3.18) Kg 1 15 15

* Disco de corte 9" Pieza 2 20 40

* Disco de desbaste 9" Pieza 3 15 45

B.- MANO DE OBRA 2297

* Tornero de 1ra. Hrs. 44 30 1320

Total 1320

* Cargas sociales 50% 660

* Gasto de herramientas 5% 66

* Impuestos 251

C.- MÁQUINA Y EQUIPOS

TOTAL (A+B+C) 6897

D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 690

E.- GRAN TOTAL 7587

1 3 5UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA

INGENIERÍA MEC - ELM

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: APOYO DESLIZANTE HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 5 de 16

PRECIO PRECIO

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL

(Bs) (Bs) (Bs)

A: MATERIALES 10900

* Pieza fundida ST 37 Pieza 6 1800 10800

según detalle de plano * Electrodos E 6013 (

Ø

3.18) Kg 1 15 15

* Disco de corte 9" Pieza 2 20 40

* Disco de desbaste 9" Pieza 3 15 45

B.- MANO DE OBRA 1149

* Mecánico de 1ra. Hrs. 22 30 660

Total 660

* Cargas sociales 50% 330

* Gasto de herramientas 5% 33

* Impuestos

126

C.- MÁQUINA Y EQUIPOS

TOTAL (A+B+C) 12049

D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 1205

E.- GRAN TOTAL 13254

1 3 6UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA

INGENIERÍA MEC - ELM

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: ENGRANE DE VOLTEO HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 6 de 16

PRECIO PRECIO

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL

(Bs) (Bs) (Bs)

A: MATERIALES 6560

* Pieza fundida ST 37 Pieza 1 6500 6500

según detalle de plano * Electrodos E 6013 (

Ø

3.18) Kg 1 15 15

* Disco de desbaste 9" Pieza 3 15 45

B.- MANO DE OBRA 2297

* Mecánico de 1ra. Hrs. 22 30 660

* Tornero de 1ra. Hrs. 22 30 660

Total 1320

* Cargas sociales 50% 660

* Gasto de herramientas 5% 66

* Impuestos 251

C.- MÁQUINA Y EQUIPOS

TOTAL (A+B+C) 8857

D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 886

E.- GRAN TOTAL 9743

1 3 7UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA

INGENIERÍA MEC - ELM

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: PORTAELECTRODO HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 7 de 16

PRECIO PRECIO

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL

(Bs) (Bs) (Bs)

A: MATERIALES 15060

* Pieza fundida DIN 1787 Pieza 3 5000 15000

SF-CU F 37 (s/plano) * Electrodos E 6013 (

Ø

3.18) Kg 1 15 15

* Disco de desbaste 9" Pieza 3 15 45

B.- MANO DE OBRA 2297

* Mecánico de 1ra. Hrs. 22 30 660

* Tornero de 1ra. Hrs. 22 30 660

Total 1320

* Cargas sociales 50% 660

* Gasto de herramientas 5% 66

* Impuestos 251

C.- MÁQUINA Y EQUIPOS

TOTAL (A+B+C) 17357

D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 1736

E.- GRAN TOTAL 19093

1 3 8UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA

INGENIERÍA MEC - ELM

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: MECANISMO PUERTA HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 8 de 16

PRECIO PRECIO

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL

(Bs) (Bs) (Bs)

A: MATERIALES 4427

* Pieza fundida GG-18 Pieza 1 1500 1500

(Contrapeso s/plano)

* Barra plana 50 x 18 Pieza 1 600 600

DIN 1017 ST 37

* Plancha ST 37 de 10 mm Pieza 2 500 1000

* Acero redondo Ø 25 Pieza 1 600 600

DIN 671 St 37

* Electrodos E 6013 (Ø 3.18) Kg 5 15 75

* Electrodos E 6013 (Ø 4.16) Kg 4 18 72

* Disco de corte 9" Pieza 5 20 100

* Disco de desbaste 9" Pieza 6 15 90

* Oxígeno Tubo 2 120 240

* Carburo de calcio Kg 10 15 150

B.- MANO DE OBRA 6892

* Mecánico de 1ra. Hrs. 44 30 1320

* Soldador de 1ra. Hrs. 44 30 1320

* Ayudante mecánico Hrs. 44 15 660

* Ayudante soldador Hrs. 44 15 660

* Tornero de 1ra. Hrs. 22 30 660

Total 3960

* Cargas sociales 50% 1980

* Gasto de herramientas 5% 198

* Impuestos 754

C.- MÁQUINA Y EQUIPOS

TOTAL (A+B+C) 11319

D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 1132

E.- GRAN TOTAL 12451

1 3 9UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA

INGENIERÍA MEC - ELM

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: POLEAS Y ROLDANAS HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 9 de 16

PRECIO PRECIO

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL

(Bs) (Bs) (Bs)

A: MATERIALES 9300

* Masa fundida ST 37 Pieza 12 500 6000

(s/plano para roldanas)

* Masa fundida ST 37 Pieza 6 450 2700

(s/plano para poleas)

* Acero redondo Ø 25 Pieza 1 600 600

DIN 671 St 37 (p/pasadores)

B.- MANO DE OBRA 3446

* Mecánico de 1ra. Hrs. 22 30 660

* Tornero de 1ra. Hrs. 44 30 1320

Total 1980

* Cargas sociales 50% 990

* Gasto de herramientas 5% 99

* Impuestos 377

C.- MÁQUINA Y EQUIPOS

TOTAL (A+B+C) 12746

D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 1275

E.- GRAN TOTAL 14021

1 4 0UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA

INGENIERÍA MEC - ELM

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO

ITEM: PIQUERA Y PUERTA DE CARGA HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 10 de 16

PRECIO PRECIO

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL

(Bs) (Bs) (Bs)

A: MATERIALES 2198

* Plancha ST 37 de 10 mm Pieza 5 400 2000

* Electrodos E 6013 AWS Kg. 10 15 150

* Electrodos E 7018 AWS Kg. 6 13 78

* Disco de corte 9" Pieza 6 20 120

* Disco de desbaste 9" Pieza 5 15 75

* Oxígeno Tubo 2 120 240

* Carburo de calcio Kg. 10 15 150

B.- MANO DE OBRA 6892

* Mecánico de 1ra. Hrs. 44 30 1320

* Soldador de 1ra. Hrs. 44 30 1320

* Ayudante mecánico Hrs. 44 15 660

* Ayudante soldador Hrs. 44 15 660

Total 3960

* Cargas sociales 50% 1980

* Gasto de herramientas 5% 198

* Impuestos 754

C.- MÁQUINA Y EQUIPOS

TOTAL (A+B+C) 9090

D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 909

E.- GRAN TOTAL 9999

1 4 1UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA

INGENIERÍA MEC - ELM

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: SOPORTE CABLE Y HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) CREMALLERA DE APOYO 11 de 16

PRECIO PRECIO

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL

(Bs) (Bs) (Bs)

A: MATERIALES 6863

* Pieza fundida ST 37 Pieza 3 600 1800

(S/plano soportes de cable)

* Pieza fundida ST 37 Pieza 2 2500 5000

(S/plano para cremallera)

* Electrodos E 6013 AWS Kg. 1 15 15

* Electrodos E 7018 AWS Kg. 1 13 13

(s/plano para poleas)

* Disco de corte 9" Pieza 1 20 20

* Disco de desbaste 9" Pieza 1 15 15

B.- MANO DE OBRA 5744

* Mecánico de 1ra. Hrs. 44 30 1320

* Ayudante mecánico Hrs. 44 15 660

* Tornero de 1ra. Hrs. 44 30 1320

Total 3300

* Cargas sociales 50% 1650

* Gasto de herramientas 5% 165

* Impuestos 629

C.- MÁQUINA Y EQUIPOS

TOTAL (A+B+C) 12607

D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 1261

E.- GRAN TOTAL 13867

1 4 2UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO SISTEMA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS ELÉCTRICO

INGENIERÍA MEC - ELM PARCIAL

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: TRANSFORMADORES HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) Y ACCESORIOS PRINCIPALES 12 de 16

PRECIO PRECIO

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL

(Bs) (Bs) (Bs)

A: MATERIALES 393749 * Transformador de 350 Kva Pieza 1 175250 175250 6.9/2.3 kV (s/especificación) * Transformador de 400 Kva. Pieza 1 210300 210300 2300/150 V (s/especificación)

* Pararrayos p/6900 Kg. 3 2103 6309

* Seccionadores fusibles Kg. 3 630 1890

B.- MANO DE OBRA 1723

* Electricista de 1ra. Hrs. 22 30 660

* Ayudante eléctrico Hrs. 22 15 330

Total 990

* Cargas sociales 50% 495

* Gasto de herramientas 5% 49,5

* Impuestos 189

C.- MÁQUINA Y EQUIPOS

TOTAL (A+B+C) 395472

D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 39547

E.- GRAN TOTAL 435019

1 4 3UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO SISTEMA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS ELÉCTRICO

INGENIERÍA MEC - ELM PARCIAL

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: TABLEROS AUTOMÁTICO HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) Y DE CONTROL 13 de 16

PRECIO PRECIO

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL

(Bs) (Bs) (Bs)

A: MATERIALES 1260 * Chapa de acero DIN 17100 Pieza 6 210 1260

de 3 mm

B.- MANO DE OBRA 3446

* Mecánico de 1ra. Hrs. 44 30 1320

* Ayudante mecánico Hrs. 44 15 660

Total 1980

* Cargas sociales 50% 990

* Gasto de herramientas 5% 99

* Impuestos 377

C.- MÁQUINA Y EQUIPOS

TOTAL (A+B+C) 4706

D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 471

E.- GRAN TOTAL 5177

1 4 4UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO SISTEMA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS ELÉCTRICO

INGENIERÍA MEC - ELM PARCIAL

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO

ITEM: INTERRUPTOR DE POTENCIA HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 14 de 16

PRECIO PRECIO

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL

(Bs) (Bs) (Bs)

A: MATERIALES 105000

* Interruptor de potencia Pieza 1 105000 105000

2300 V - 300 A

B.- MANO DE OBRA 1723

* Electricista de 1ra. Hrs. 22 30 660

* Ayudante eléctrico Hrs. 22 15 330

Total 990

* Cargas sociales 50% 495

* Gasto de herramientas 5% 49,5

* Impuestos 189

C.- MÁQUINA Y EQUIPOS

TOTAL (A+B+C) 106723

D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 10672

E.- GRAN TOTAL 117395

1 4 5UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO SISTEMA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS ELÉCTRICO

INGENIERÍA MEC - ELM PARCIAL

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: TRAFOS DE CORRIENTE HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) Y ACCESORIOS PRINCIPALES 15 de 16

PRECIO PRECIO

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL

(Bs) (Bs) (Bs)

A: MATERIALES 6160

* Transformador corriente Pieza 3 350 1050

2000/5 A

* Contactor de potencia Pieza 6 210 1260

5.5 Kw 20 A nominal

* Relé térmico 6 - 10 A Pieza 3 210 630

* Instrumentos de medición 3 630 1890

Amperímetro Pieza 3 140 420

Voltímetro Pieza 4 140 560

Cos FI Pieza 1 350 350

B.- MANO DE OBRA 6892

* Electricista de 1ra. Hrs. 88 30 2640

* Ayudante eléctrico Hrs. 88 15 1320

Total 3960

* Cargas sociales 50% 1980

* Gasto de herramientas 5% 198

* Impuestos 754

C.- MÁQUINA Y EQUIPOS

TOTAL (A+B+C) 13052

D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 1305

E.- GRAN TOTAL 14358

1 4 6UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO SISTEMA

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA RESUMEN DE PRECIOS MECÁNICO

INGENIERÍA MEC - ELM ELÉCTRICO

PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO GASTOS TOTALES HOJA

DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 16 de 16

DESCRIPCIÓN

TOTAL

(Bs)

A: GASTOS MECÁNICOS 162332

B: GASTOS ELÉCTRICOS 571949

C: GRAN TOTAL 734281

1 4 7CAPÍTULO VIII

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Después de realizado el presente trabajo se concluye que

el tema en cuestión es relativamente nuevo. Habiendo

tenido muchos inconvenientes para la obtención de datos.

No existe bibliografía adecuada, es por esa razón que

muchos datos fueros obtenidos de experiencias de amigos

que trabajan en una fundición de acero ubicado en Oruro.

En lo que respecta a la industrialización del hierro para

obtener el acero no esta muy difundido por el momento,

todos sabemos que muchas piezas de acero son importadas

de los países vecinos con calidades diferentes.

Lamentablemente no se tiene el conocimiento necesario

para su control de calidad.

Es recomendable que nuestra carrera, adecue los planes de

estudio para acceder a conocimiento sobre materiales

derivados del hierro (aceros), tomando en cuenta que esta

atribución no es exclusividad de los metalurgistas.

Contar con laboratorios en los cuales se realice análisis

de tipos de aceros y adecuarlos para diferentes partes de

una máquina o proceso.

El presente trabajo solo es un vistazo de lo que es

propiamente la ciencia del acero.

1 4 8BIBLIOGRAFÍA

- JULIO ASTIGARRAGA URQUIZA – “Hornos de Arco para la

Fusión de Acero”.

- SCHWABE, W.E. - “The mechanics of consumption of graphite

electrodes in electric steel furnaces”. Reprinted from

journal of metals, November 1972.

- AIRCO SPEER CARBON-GRAPHITE – “Manual of Carbon &

Graphite”

- COMISSION OF THE EUROPEAN COMMUNITIES - “Basic properties

of high intensity electric arcs used in steelmaking”

- JORDAN, G. R. – “Electrode erosion in electric arc

furnaces - the controlling parameters” Ironmaking and

Steelmaking, nº 4, 1978.

- J. ASTIGARRAGA – “Hornos Industriales de Resistencia”.

Ed. MC Graw Hill.

- H. ARIAS, J.M. LASHERAS – “Tecnología Mecánica”. Ed.

Donostiarra.

- H. Y. WONG – “Manual de Fórmulas y Datos Esenciales de

Transferencia de Calor para Ingenieros”.

- ING. JESÚS GUSTAVO ROJAS UGARTE – “Transferencia de

Calor” Texto MEC-2251.

- LUIS ENRIQUE HEREDIA LINARES – “Estudio del Arco Directo

de la Empresa Aceros Tesa y Proposición de Mejoras” ELT-

114.

- A. L. CASILLAS – “Máquinas” 34 edición, Madrid Editorial

MELSA – pinto.

- EDUARD SCHARKUS – “Tablas para la Industria Metalúrgica”

3ra. Edición.

- MPT – “Metallurgical Plant and Technology”. Boletines

informativos.

1 4 9

PLANOS

1 5 0

1 5 1

1 5 2

1 5 3

1 5 4

1 5 5

1 5 6

1 5 7

1 5 8

1 5 9

1 6 0

1 6 1

1 6 2

1 6 3

1 6 4

1 6 5

1 6 6

1 6 7

ANEXO A

1 6 8

CUADRO A-1.- DATOS ELÉCTRICOS DEL HORNO DE ARCO.

CAPACIDAD EN TONELADAS

(t)

PRODUCCIÓN HORARIA (t)

RANGO NOMINAL (KVA)

DIÁMETRO DE LA CUBA (pies)

DIÁMETRO ELECTRODO (pulg) 0. 5 0. 17 5 – 0. 5 2 0 0 – 7 5 0 3 . 2 5 – 4. 5 2 . 0 – 5 . 1 21 . 0 0. 5 – 0. 7 5 0 0 – 1 0 0 0 4. 5 – 5 . 0 4. 0 – 6. 01 . 5 0. 7 5 – 1 . 1 8 0 0 – 1 5 0 0 4. 7 5 – 5 . 7 5 . 1 2 – 8. 02 . 0 1 . 0 – 2 . 0 1 0 0 0 – 2 0 0 0 5 . 5 8 – 6. 0 7 . 0 – 1 0. 03 . 0 1 . 5 – 3 . 1 1 4 0 0 – 2 5 0 0 7 . 0 – 7 . 4 8. 0 – 1 0. 04. 0 2 . 7 – 4. 0 2 2 0 0 – 3 2 0 0 7 . 0 – 8. 0 8. 0 – 1 2 . 04. 5 – 5 . 0 3 . 1 – 5 . 0 2 5 0 0 – 4 0 0 0 8. 0 – 8. 6 9 . 9 – 1 2 . 06. 0 – 7 . 5 3 . 0 – 6. 0 3 5 0 0- 5 0 0 0 8. 5 – 9 . 0 1 2 . 0 – 1 4. 0

1 6 9

CUADRO A-2.- CARACTERÍSTICAS DE HORNOS DE ACERO. CAPACIDAD DEL HORNO

(t)

POTENCIA DEL TRANSFORMADOR

PARA LA CARGA SÓLIDA (KVA)

TENSIÓN SECUNDARIA APROXIMADA EN (V) PARA

CARGA SÓLIDA

NÚMERO DE COLADAS EN

24 HORAS PARA CARGA

SÓLIDA

DURACIÓN DEL PERIODO

DE FUSIÓN (Hrs)

CONSUMO ESPECÍFICO

PARA LA FUSIÓN EN MARCHA

CONTÍNUA kWh/t DE

ACERO

DIÁMETRO DE ELECTRODOS DE GRAFITO

(mm)

POTENCIA DEL TRANSFORMADOR

PARA CARGA LÍQUIDA (KVA)

TENSIÓN SECUNDARIA APROXIMADA EN (V) PARA

CARGA LÍQUIDA 0. 3 2 5 0 1 2 0 – 1 3 5 7 – 8 1 . 5 6 5 0 1 2 0 1 4 5 7 0 – 8 00. 5 3 5 0 1 5 0 7 – 8 1 . 5 6 0 0 1 5 0 2 0 0 9 0 – 1 0 01 6 0 0 1 5 0 – 1 6 0 6 – 8 1 . 5 – 2 5 7 5 1 5 0 3 4 5 87 – 9 32 8 0 0 1 7 0 6 – 7 1 . 5 – 2 5 5 0 1 8 0 4 6 0 9 83 1 2 0 0 1 7 0 6 – 7 1 . 5 – 2 5 5 0 2 0 0 6 9 0 9 84 1 4 0 0 1 7 5 6 – 7 1 . 5 – 2 5 2 5 2 3 0 8 1 0 1 0 16 2 2 0 0 1 8 0 5 – 6 2 5 2 5 2 5 0 1 2 8 0 1 0 58 2 8 0 0 1 8 5 5 – 6 2 5 2 5 3 0 0 1 6 0 0 1 071 0 3 5 0 0 1 9 0 4 – 5 2 5 0 0 3 0 0 2 0 0 0 1 0 91 5 5 0 0 0 2 0 0 4 – 5 2 47 5 3 5 0 2 9 0 0 1 1 52 0 6 5 0 0 2 0 0 4 – 5 2 . 5 47 5 4 0 0 3 7 5 0 1 1 53 0 8 0 0 0 2 0 0 – 2 4 0 4 2 . 5 4 5 0 4 0 0 4 6 0 0 1 1 0 – 1 4 0

1 7 0

CUADRO A-3.- TAMAÑO REPRESENTATIVO DE LOS HORNOS DE ARCO TRIFÁSICOS DE USO GENERAL.

DIÁMETRO DEL CASCO (PIES)

CARGA NORMAL (LIBRAS)

CAPACIDAD DEL TRANSFORMADOR (KVA)

CORRIDAS DE ESCORIA LIBRAS/HORA 4 ’ 8 0 0 – 1 0 0 0 2 5 0 – 3 5 0 5 0 04 ’ 6 ” 1 2 0 0 – 1 5 0 0 3 5 0 – 5 0 0 9 0 05 ’ 1 5 0 0 – 2 0 0 0 5 0 0 – 7 5 0 1 3 0 06 ’ 3 0 0 0 – 4 0 0 0 7 5 0 – 1 0 0 0 2 0 0 07 ’ 5 0 0 0 – 6 0 0 0 1 0 0 0 – 1 5 0 0 3 0 0 08 ’ 7 0 0 0 – 9 0 0 0 1 5 0 0 – 2 0 0 0 4 5 0 09 ’ 1 0 0 0 0 – 1 2 0 0 0 2 0 0 0 – 3 0 0 0 6 0 0 01 0 ’ 1 6 0 0 0- 2 0 0 0 0 2 5 0 0 – 3 0 0 0 1 0 0 0 0

1 7 1

CUADRO A-4.- PROPIEDADES DE LOS ELECTRODOS DE AIRCO SPEEER CARBON – GRAFITE.

DIÁMETRO DEL ELECTRODO

(PULGADAS)

DENSIDAD APARENTE (gr/cc)

RESISTIVIDAD LONGITUDINAL X 10-5 (ohm - pulg)

PROMEDIO DESVIACIÓN ESTANDAR

PROMEDIO DESVIACIÓN ESTANDAR

FUNDICIÓN 1- 1 / 2 ” – 2- 1 / 2 ”3 ” – 5- 1 / 8 ”6 ” & 7 ”8 ” – 1 0 ”

ACERIAS 1 2 ” & 1 4 ”1 6 ” – 2 4 ”1 . 7 01 . 6 91 . 6 21 . 6 21 . 6 41 . 6 10. 0 30. 0 30. 0 30. 0 20. 0 20. 0 12 5 . 02 6. 73 0. 73 8. 44 2 . 93 7 . 02 . 62 . 63 . 35 . 65 . 52 . 0

Los electrodos de grafito se utilizan en hornos de arco desde los mas pequeños tamaños para plantas piloto

con capacidades que varían de 300 – 500 libras hasta las grandes productoras de acero con capacidades de

hasta 300 toneladas. Los electrodos con diámetro inferior a 14” se utilizan en fundición.

1 7 2

CUADRO A-5.- DIMENSIONES NORMALIZADAS DE LOS ELECTRODOS.

TAMAÑO NOMINAL ELECTRODOS Y ESPECIFICACIONES TÍPICAS

DIÁMETRO NOMINAL

DIÁMETRO

NOMINAL

DENSIDAD

(gr/cc)

RESISTENCIA

micro-ohm·cm

FORTALEZA

FLEXIONAL

kg/cm2

CENIZAS %

MÁXIMO

TIPO DE ROSCA

75 mm 3” Diámetro 1.56 – 1.68 550 – 750 130 – 180 0.50 M/H

100 mm 4” Diámetro 1.56 – 1.68 550 – 750 130 – 180 0.50 M/H

130 mm 5” Diámetro 1.56 – 1.68 550 – 750 130 – 180 0.50 Nipple

150 mm 6” Diámetro 1.56 – 1.68 550 – 750 130 – 180 0.50 Nipple

200 mm 8” Diámetro 1.66 – 1.76 550 – 750 120 – 170 0.50 Nipple

225 mm 9” Diámetro 1.66 – 1.76 550 – 750 120 – 170 0.50 Nipple

250 mm 10” Diámetro 1.66 – 1.76 550 – 750 120 – 170 0.50 Nipple

300 mm 12” Diámetro 1.66 – 1.76 550 – 750 120 – 170 0.50 Nipple

350 mm 14” Diámetro 1.66 – 1.76 550 – 750 90 – 150 0.50 Nipple

*Otros Tamaños o Configuraciones son disponibles bajo pedido.

1 7 3

CUADRO A-6.- DETERMINACIÓN DE LA CARGA F1 DEL HORNO.

ITEM VOLUMEN CANTIDAD VOLUMEN VOLUMEN DENSIDAD MASA PESO

UNITARIO

mm^3 TOTAL mm^3 EN cm^3 g/cm^3 kg kN

F1 Electrodo 15882711,32 3 47648133,97 47648,13 1,69 80,53 0,79

Apoyo deslizante 8390859,81 3 25172579,43 25172,58 7,85 197,60 1,94

Armadura porta electrodos 61941805,59 1 61941805,59 61941,81 7,85 486,24 4,77

Portaelectrodos 2467894,60 3 7403683,79 7403,68 8,91 65,97 0,65

Descanso principal 21627073,84 1 21627073,84 21627,07 7,85 169,77 1,67

Roldana deslizante 79375,48 12 952505,76 952,51 7,85 7,48 0,07

Rodamiento 51325 1232810,10 1 1232810,10 1232,81 - 0,68 0,01

Rodamiento 51118 76688,36 1 76688,36 76,69 - 11,00 0,11

Polea cable 1 434564,53 3 1303693,60 1303,69 7,2 9,39 0,09

Polea cable 2 546066,03 3 1638198,08 1638,20 7,2 11,80 0,12

Soporte cable 2143774,90 3 6431324,70 6431,32 7,85 50,49 0,50

Perno sujeción portaelectrodos 48541,55 24 1164997,25 1165,00 7,85 9,15 0,09

Tuerca sujeción portaelectrodos 45592,20 24 1094212,87 1094,21 7,85 8,59 0,08

Perno eje polea cable 1 41032,33 3 123096,99 123,10 7,85 0,97 0,01

Tuerca perno eje polea cable 1 14915,25 3 44745,74 44,75 7,85 0,35 0,00

Perno eje polea cable 2 97465,87 3 292397,62 292,40 7,85 2,30 0,02

Tuerca perno eje polea cable 2 19659,85 3 58979,54 58,98 7,85 0,46 0,00

Perno sujeción brazo deslizante 58310,70 12 699728,35 699,73 7,85 5,49 0,05

Tuerca sujeción apoyo deslizante 11179,91 12 134158,90 134,16 7,85 1,05 0,01

TOTAL 1119,29 10,98

1 7 4

CUADRO A-7.- DETERMINACIÓN DE LA CARGA F2 DEL HORNO.

ITEM VOLUMEN CANTIDAD VOLUMEN VOLUMEN DENSIDAD MASA PESO

UNITARIO

mm^3 TOTAL mm^3 EN cm^3 g/cm^3 kg kN

F2 Cuba 67780037,66 1 67780037,66 67780,04 7,85 532,07 5,22

Tapa 16874349,93 1 16874349,93 16874,35 7,85 132,46 1,30

Ladrillo cuba 893699084,68 1 893699084,68 893699,08 1,9 1698,03 16,66

Ladrillo tapa 338844244,05 1 338844244,05 338844,24 1,9 643,80 6,32

Anilla de refrigeracion 441079,61 3 1323238,83 1323,24 7,85 10,39 0,10

Piquera 4732897,68 1 4732897,68 4732,90 7,85 37,15 0,36

Puerta de carga 13487809,14 1 13487809,14 13487,81 7,85 105,88 1,04

Mecanismo puerta 20588677,78 1 20588677,78 20588,68 7,85 161,62 1,59

Engrane de volteo 17293005,46 2 34586010,91 34586,01 7,85 271,50 2,66

Tuerca perno eje polea cable 2 19659,85 6 117959,08 117,96 7,85 0,93 0,01

TOTAL 3593,84 35,26

CUADRO A-8.- DETERMINACIÓN DE LA CARGA F3 DEL HORNO.

ITEM VOLUMEN CANTIDAD VOLUMEN VOLUMEN DENSIDAD MASA PESO

UNITARIO

mm^3 TOTAL mm^3 EN cm^3 g/cm^3 kg kN

F3 Mecanismo de volteo 2888142,48 1 2888142,48 2888,14 7,85 22,67 0,22

Eje para volteo 671676,34 1 671676,34 671,68 7,85 5,27 0,05

Tuerca perno eje polea cable 2 19659,85 6 117959,08 117,96 7,85 0,93 0,01

TOTAL 28,87 0,28

1 7 5CUADRO A-9.- TABLA DE CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS PARA HORNOS ELÉCTRICOS POR ARCO.

NOTA: DATOS OBTENIDOS DEL “MANUAL OF CARBON & GRAPHITE” DE LA AIRCO SPEER CARBON

1 7 6 DESGASTE DE ELECTRODOS ENERO 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)

FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.

FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 3 / 0 1 /2 0 0 7 7, 5 6, 5 5 , 5 6, 5 1 9, 5 B L A N D O 2 5 0 0 4 8 3 4, 1 3 1 2 , 3 8 1 F U N D I D A0 5 / 0 1 /2 0 0 7 3 , 5 3 2 , 5 3 9 M A N G A N E S O 3 0 0 0 3 , 5 8 2 , 5 2 , 1 8 6, 5 3 1 F U N D I D A0 8 / 0 1 /2 0 0 7 4 5 4, 5 4, 5 1 3 , 5 D U R O 3 2 0 0 5 , 2 5 8 3 2 , 1 8 6, 5 3 1 F U N D I D A0 9 / 0 1 /2 0 0 7 5 4, 5 5 , 5 5 1 5 D U R O 3 1 0 0 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7 , 6 2 1 F U N D I D A1 1 / 0 1 /2 0 0 7 1 1 9 , 5 1 2 1 0, 8 3 2 , 5 B L A N D O 6 3 0 0 9 8 3 3 , 0 6 9 , 1 7 2 F U N D I D A S1 2 / 0 1 /2 0 0 7 2 2 , 5 1 , 5 2 6 G R I S 2 5 0 0 3 , 7 5 8 2 , 5 1 , 3 5 4, 0 6 1 F U N D I D A1 6 / 0 1 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 1 0, 5 D U R O 3 0 0 0 4, 5 8 3 1 , 9 8 5 , 9 3 1 F U N D I D A1 7 / 0 1 /2 0 0 7 4 3 3 , 5 3 , 5 1 0, 5 D U R O 2 8 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 2 , 0 9 6, 2 8 1 F U N D I D A1 9 / 0 1 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 , 5 3 , 3 1 0 D U R O 2 5 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 2 6 6, 7 7 1 F U N D I D A2 2 / 0 1 /2 0 0 7 1 2 1 1 1 0, 5 1 1 , 2 3 3 , 5 I N O X I D A B L E 3 1 0 0 6 8 3 4, 7 3 1 4, 1 8 1 F U N D I D A2 5 / 0 1 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 3 , 7 5 8 3 , 5 2 , 3 7 7 , 1 1 1 F U N D I D A2 6 / 0 1 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 , 5 3 , 7 1 1 M A N G A N E S O 3 2 0 0 4 8 4 2 , 3 3 6, 9 9 1 F U N D I D A2 9 / 0 1 /2 0 0 7 6, 5 7 5 6, 1 7 1 8, 5 B L A N D O 2 9 0 0 5 8 2 , 5 3 , 1 3 9 , 4 0 1 F U N D I D A3 1 / 0 1 /2 0 0 7 7 1 5 6, 5 9 , 5 2 8, 5 B L A N D O 2 5 0 0 4, 5 8 3 , 5 5 , 3 6 1 6, 0 9 1 F U N D I D AT O T A L E S 7 7 8 0, 5 7 1 7 6, 1 7 2 2 8, 5 T O T A L 3 7 3 0 0 6 6, 2 5 8 3 , 1 8 2 , 8 3 8, 5 0 1 5 F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 kg / k A 2· h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 6, 3 3 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7 , 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 5 , 3 6 k g /tq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 9 , 7 5 g / k W hLc 8, 5 0 c m / ho r aTo x 1 6, 4 6 5 ho ra s Qc 5 , 9 1 k g /tKo x 0, 7 4 3 7 8 c m / ho r a

1 7 7 DESGASTE DE ELECTRODOS FEBRERO 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)

FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.

FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 2 / 0 2 /2 0 0 7 2 , 5 3 3 , 5 3 9 D U R O 3 1 0 0 4 8 4 1 , 9 1 5 , 7 2 1 F U N D I D A0 5 / 0 2 /2 0 0 7 3 , 5 3 2 , 5 3 9 D U R O 3 0 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 1 8 6, 5 3 1 F U N D I D A0 6 / 0 2 /2 0 0 7 4 5 4, 5 4, 5 1 3 , 5 D U R O 2 8 0 0 4, 2 5 8 3 2 , 6 9 8, 0 7 1 F U N D I D A0 8 / 0 2 /2 0 0 7 4 3 , 5 5 , 5 4, 3 3 1 3 D U R O 3 0 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 9 4 8, 8 1 1 F U N D I D A0 9 / 0 2 /2 0 0 7 7 6, 5 6 6, 5 1 9 , 5 B L A N D O 2 9 5 0 4, 5 8 2 , 5 3 , 6 7 1 1 , 0 1 1 F U N D I D A1 3 / 0 2 /2 0 0 7 3 2 , 5 3 , 5 3 9 M A N G A N E S O 3 2 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 1 8 6, 5 3 1 F U N D I D A1 5 / 0 2 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 1 0, 5 D U R O 3 0 0 0 4, 5 8 3 1 , 9 8 5 , 9 3 1 F U N D I D A1 6 / 0 2 /2 0 0 7 3 3 3 , 5 3 , 1 7 9, 5 D U R O 2 8 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 1 , 8 9 5 , 6 8 1 F U N D I D A1 9 / 0 2 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 D U R O 3 1 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 3 7 7, 1 1 1 F U N D I D A2 3 / 0 2 /2 0 0 7 3 , 5 4 5 , 5 4, 3 1 3 M A N G A N E S O 3 1 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 9 4 8, 8 1 1 F U N D I D A2 5 / 0 2 /2 0 0 7 4 3 5 4 1 2 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A2 7 / 0 2 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 3 , 5 3 , 5 1 0, 5 M A N G A N E S O 2 7 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A2 8 / 0 2 /2 0 0 7 6, 5 7 8 7, 1 7 2 1 , 5 B L A N D O 2 8 0 0 4, 2 5 8 2 , 5 4, 2 8 1 2 , 8 5 1 F U N D I D AT O T A L E S 5 1 , 5 5 1 5 8 5 3 , 5 0 1 6 0, 5 T O T A L 3 5 6 0 0 4 7 8 3 , 4 2 2 , 6 2 7, 8 7 1 3F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2· h Ws 1 , 7 1 g / c m 3r e 5 , 4 6 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7 , 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 4, 6 3 k g /tq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 8, 4 1 g / k W hLc 7 , 8 7 c m / ho r aTo x 1 7 , 7 9 6 2 ho r a s Qc 5 , 3 5 k g /tKo x 0, 6 5 3 2 5 c m / ho r a

1 7 8

DESGASTE DE ELECTRODOS MARZO 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)

FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.

FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 2 / 0 3 /2 0 0 7 3 3 , 5 2 , 5 3 9 M A N G A N E S O 2 8 0 0 3 , 7 8 3 2 , 0 6 6, 1 8 1 F U N D I D A0 5 / 0 3 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4 8 2 , 5 2 , 2 2 6, 6 7 1 F U N D I D A0 7 / 0 3 /2 0 0 7 4 5 4, 5 4, 5 1 3 , 5 D U R O 2 9 0 0 4, 2 5 8 3 2 , 6 9 8, 0 7 1 F U N D I D A0 8 / 0 3 /2 0 0 7 4 4, 5 3 3 , 8 3 1 1 , 5 M A N G A N E S O 3 2 0 0 4 8 3 , 5 2 , 4 3 7 , 3 0 1 F U N D I D A1 2 / 0 3 /2 0 0 7 3 4 3 , 5 3 , 5 1 0, 5 G R I S 2 5 0 0 3 , 2 5 8 3 2 , 7 4 8, 2 1 1 F U N D I D A1 4 / 0 3 /2 0 0 7 4 5 , 5 3 , 5 4, 3 3 1 3 G R I S 2 8 0 0 3 , 7 5 8 2 , 5 2 , 9 4 8, 8 1 1 F U N D I D A1 6 / 0 3 /2 0 0 7 1 3 7 8 9 , 3 3 2 8 B L A N D O 3 0 0 0 4, 5 8 3 5 , 2 7 1 5 , 8 0 1 F U N D I D A1 9 / 0 3 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 D U R O 2 8 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7 , 6 2 1 F U N D I D A2 2 / 0 3 /2 0 0 7 3 3 , 5 3 , 5 3 , 3 1 0 D U R O 3 0 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 2 6 6, 7 7 1 F U N D I D A2 3 / 0 3 /2 0 0 7 8 7 7 , 5 7 , 5 2 2 , 5 B L A N D O 3 0 0 0 5 8 3 3 , 8 1 1 1 , 4 3 1 F U N D I D A2 7 / 0 3 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 , 5 3 , 6 7 1 1 M A N G A N E S O 2 9 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 2 , 1 9 6, 5 7 1 F U N D I D A2 8 / 0 3 /2 0 0 7 4 3 , 5 4 3 , 8 1 1 , 5 M A N G A N E S O 2 7 0 0 4 8 4 2 , 4 3 7 , 3 0 1 F U N D I D A3 0 / 0 3 /2 0 0 7 4 3 2 , 5 3 , 1 7 9 , 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 3 , 7 5 8 2 , 5 2 , 1 4 6, 4 3 1 F U N D I D AT O T A L E S 6 0, 5 5 6, 5 5 4 5 7, 0 0 1 7 1 T O T A L 3 5 1 0 0 5 1 , 7 8 2 , 9 3 2 , 5 5 7 , 6 5 1 3F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2 · h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 7, 4 6 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2 · hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 6, 3 2 k g /tq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 1 1 , 4 9 g / k W hLc 7, 6 5 c m / ho r aTo x 1 8, 2 8 9 2 ho ra s Qc 5 , 6 7 k g /tKo x 0, 7 0 4 3 2 c m / ho r a

1 7 9DESGASTE DE ELECTRODOS ABRIL 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)

FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.

FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 2 / 0 4 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 4 3 , 6 7 1 1 D U R O 3 0 0 0 4 8 2 , 5 2 , 3 3 6, 9 9 1 F U N D I D A0 4 / 0 4 /2 0 0 7 3 3 3 , 5 3 , 1 7 9, 5 M A N G A N E S O 2 9 0 0 3 , 7 5 8 2 , 5 2 , 1 4 6, 4 3 1 F U N D I D A0 5 / 0 4 /2 0 0 7 4 4 4, 5 4, 1 7 1 2 , 5 D U R O 3 1 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 2 , 4 9 7 , 4 7 1 F U N D I D A0 9 / 0 4 /2 0 0 7 4 3 2 , 5 3 , 1 7 9, 5 M A N G A N E S O 3 1 0 0 4, 5 8 3 , 5 1 , 7 9 5 , 3 6 1 F U N D I D A1 1 / 0 4 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 , 5 3 , 7 1 1 D U R O 2 8 0 0 4 8 4 2 , 3 3 6, 9 9 1 F U N D I D A1 2 / 0 4 /2 0 0 7 4 4 3 , 5 3 , 8 3 1 1 , 5 D U R O 3 0 0 0 4, 2 5 8 4 2 , 2 9 6, 8 7 1 F U N D I D A1 3 / 0 4 /2 0 0 7 8 7 8 7, 6 7 2 3 B L A N D O 2 8 0 0 5 8 3 , 5 3 , 8 9 1 1 , 6 8 1 F U N D I D A1 7 / 0 4 /2 0 0 7 7 , 5 6, 5 7 7 2 1 B L A N D O 2 9 0 0 4, 7 5 8 3 , 5 3 , 7 4 1 1 , 2 3 1 F U N D I D A1 8 / 0 4 /2 0 0 7 8 7, 5 8, 5 8, 0 2 4 B L A N D O 3 0 0 0 4, 5 8 3 4, 5 2 1 3 , 5 5 1 F U N D I D A2 0 / 0 4 /2 0 0 7 7 , 5 7 7 7 , 2 2 1 , 5 B L A N D O 3 1 0 0 5 8 2 , 5 3 , 6 4 1 0, 9 2 1 F U N D I D A2 3 / 0 4 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 , 5 3 , 3 3 1 0 M A N G A N E S O 2 9 0 0 3 , 7 5 8 3 2 , 2 6 6, 7 7 1 F U N D I D A2 4 / 0 4 /2 0 0 7 2 , 5 3 , 5 2 , 5 2 , 8 8, 5 M A N G A N E S O 3 2 0 0 4 8 4, 5 1 , 8 0 5 , 4 0 1 F U N D I D A2 5 / 0 4 /2 0 0 7 7 6, 5 7, 5 7 , 0 2 1 B L A N D O 2 8 0 0 4, 5 8 2 , 5 3 , 9 5 1 1 , 8 5 1 F U N D I D A2 6 / 0 4 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 3 , 5 1 0, 5 D U R O 3 0 0 0 3 , 5 8 3 2 , 5 4 7 , 6 2 1 F U N D I D A2 7 / 0 4 /2 0 0 7 3 , 5 4 1 4 7 , 2 2 1 , 5 D U R O 2 9 0 0 5 8 4 3 , 6 4 1 0, 9 2 1 F U N D I D A3 0 / 0 4 /2 0 0 7 4 3 2 , 5 3 , 1 7 9, 5 M A N G A N E S O 2 8 0 0 3 , 7 5 8 2 , 5 2 , 1 4 6, 4 3 1 F U N D I D AT O T A L E S 7 7 , 5 7 3 8 5 7 8, 5 0 2 3 5 , 5 T O T A L 4 4 5 0 0 6 8, 5 8 3 , 2 5 2 , 8 4 8, 5 3 1 6 F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2 · h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 6, 0 6 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 5 , 1 3 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 9, 3 3 g / k W hLc 8, 5 3 c m / ho r aTo x 1 6, 4 1 1 1 ho ra s Qc 5 , 8 6 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 7 3 5 1 8 c m / ho r a

1 8 0DESGASTE DE ELECTRODOS MAYO 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)

FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.

FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 2 / 0 5 /2 0 0 7 8 9, 5 1 0 9 , 1 7 2 7, 5 M A N G A N E S O 5 1 0 0 6, 5 8 4 3 , 5 8 1 0, 7 5 2 F U N D I D A0 4 / 0 5 /2 0 0 7 3 , 5 2 , 5 3 3 , 0 0 9 M A N G A N E S O 2 9 0 0 4 8 3 1 , 9 1 5 , 7 2 1 F U N D I D A0 7 / 0 5 /2 0 0 7 3 4 3 , 5 3 , 5 0 1 0, 5 M A N G A N E S O 3 1 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A0 8 / 0 5 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 3 , 1 7 9, 5 M A N G A N E S O 3 1 0 0 3 , 7 5 8 3 2 , 1 4 6, 4 3 1 F U N D I D A1 0 / 0 5 /2 0 0 7 4 3 3 , 5 3 , 5 1 0, 5 D U R O 2 8 0 0 4 8 2 , 5 2 , 2 2 6, 6 7 1 F U N D I D A1 1 / 0 5 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 , 5 3 , 6 7 1 1 D U R O 3 0 0 0 4 8 4 2 , 3 3 6, 9 9 1 F U N D I D A1 5 / 0 5 /2 0 0 7 3 4 3 , 5 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 2 8 0 0 3 , 5 8 3 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A1 6 / 0 5 /2 0 0 7 5 4 3 , 5 4, 1 7 1 2 , 5 D U R O 2 9 0 0 4, 5 8 2 , 5 2 , 3 5 7, 0 6 1 F U N D I D A1 8 / 0 5 /2 0 0 7 7 7, 5 8 7, 5 2 2 , 5 B L A N D O 3 0 0 0 5 8 3 , 5 3 , 8 1 1 1 , 4 3 1 F U N D I D A1 9 / 0 5 /2 0 0 7 7, 5 8 6, 5 7, 3 2 2 B L A N D O 3 1 0 0 5 , 5 8 4 3 , 3 9 1 0, 1 6 1 F U N D I D A2 2 / 0 5 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 , 5 3 , 6 7 1 1 M A N G A N E S O 2 9 0 0 3 , 7 5 8 4, 5 2 , 4 8 7, 4 5 1 F U N D I D A2 4 / 0 5 /2 0 0 7 3 3 , 5 3 3 , 2 9, 5 M A N G A N E S O 3 2 0 0 4, 5 8 4 1 , 7 9 5 , 3 6 1 F U N D I D A2 8 / 0 5 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 D U R O 2 8 0 0 4 8 3 , 5 2 , 2 2 6, 6 7 1 F U N D I D A3 1 / 0 5 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 , 5 3 , 7 1 1 D U R O 3 0 0 0 4, 7 5 8 4 1 , 9 6 5 , 8 8 1 F U N D I D AT O T A L E S 6 3 6 2 , 5 6 2 6 2 , 5 1 8 7 , 5 T O T A L 4 0 9 0 0 6 1 , 2 5 8 3 , 2 7 2 , 3 5 7, 0 5 1 5F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2· h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 6, 0 0 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 5 , 0 8 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h / tX 5 O h m R c e e 9, 2 3 g / k W hLc 7 , 0 5 c m / ho r aTo x 1 9 , 8 4 9 5 ho ra s Qc 5 , 0 6 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 6 0 5 6 9 c m / ho r a

1 8 1DESGASTE DE ELECTRODOS JUNIO 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)

FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.

FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 1 / 0 6 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 3 , 1 7 9 , 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4 8 4, 5 2 , 0 1 6, 0 3 1 F U N D I D A0 4 / 0 6 /2 0 0 7 4 5 3 , 5 4, 1 7 1 2 , 5 D U R O 2 9 0 0 3 , 5 8 3 , 5 3 , 0 2 9, 0 7 1 F U N D I D A0 5 / 0 6 /2 0 0 7 3 3 3 , 5 3 , 1 7 9 , 5 M A N G A N E S O 2 8 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 1 4 6, 4 3 1 F U N D I D A0 6 / 0 6 /2 0 0 7 4 3 , 5 4 3 , 8 3 1 1 , 5 D U R O 2 9 0 0 4 8 4 2 , 4 3 7, 3 0 1 F U N D I D A0 8 / 0 6 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 , 5 3 , 7 1 1 D U R O 3 1 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 2 , 1 9 6, 5 7 1 F U N D I D A1 1 / 0 6 /2 0 0 7 3 3 , 5 3 , 5 3 , 3 3 1 0 D U R O 3 0 0 0 3 , 7 5 8 5 2 , 2 6 6, 7 7 1 F U N D I D A1 3 / 0 6 /2 0 0 7 4 4 4, 5 4, 1 7 1 2 , 5 M A N G A N E S O 2 9 0 0 3 , 5 8 3 , 5 3 , 0 2 9, 0 7 1 F U N D I D A1 5 / 0 6 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 3 , 5 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 3 2 0 0 5 8 4 1 , 7 8 5 , 3 3 1 F U N D I D A1 6 / 0 6 /2 0 0 7 8 8, 5 8 8, 2 2 4, 5 B L A N D O 2 8 0 0 5 , 5 8 4, 5 3 , 7 7 1 1 , 3 1 1 F U N D I D A1 9 / 0 6 /2 0 0 7 4 3 3 , 5 3 , 5 1 0, 5 D U R O 3 0 0 0 4 8 3 2 , 2 2 6, 6 7 1 F U N D I D A2 0 / 0 6 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 , 5 3 , 3 3 1 0 M A N G A N E S O 2 8 0 0 3 , 7 5 8 3 2 , 2 6 6, 7 7 1 F U N D I D A1 2 / 0 6 /2 0 0 7 3 3 3 3 , 0 9 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4, 5 8 3 1 , 6 9 5 , 0 8 1 F U N D I D A2 2 / 0 6 /2 0 0 7 6, 5 7 8 7 , 2 2 1 , 5 B L A N D O 2 7 0 0 4, 7 5 8 3 , 5 3 , 8 3 1 1 , 5 0 1 F U N D I D A2 5 / 0 6 /2 0 0 7 4 4, 5 5 4, 5 1 3 , 5 D U R O 3 0 0 0 4 8 3 2 , 8 6 8, 5 7 1 F U N D I D A2 8 / 0 6 /2 0 0 7 5 3 3 , 5 3 , 8 1 1 , 5 D U R O 2 9 0 0 3 , 5 8 3 2 , 7 8 8, 3 5 1 F U N D I D A2 9 / 0 6 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 , 5 3 , 7 1 1 D U R O 3 1 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 2 , 1 9 6, 5 7 1 F U N D I D AT O T A L E S 6 6, 5 6 5 6 7 6 6, 1 7 1 9 8, 5 T O T A L 4 4 0 0 0 6 6 8 3 , 6 6 2 , 5 3 7, 5 9 1 6 F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2· h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 4, 7 9 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 4, 0 5 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 7, 3 7 g / k W hLc 7 , 5 9 c m / ho r aTo x 1 8, 4 4 8 6 ho ra s Qc 5 , 0 1 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 5 9 8 0 5 c m / ho r a

1 8 2DESGASTE DE ELECTRODOS JULIO 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)

FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.

FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 1 1 / 0 7 /2 0 0 7 6 6, 5 7 6, 5 0 1 9 , 5 M A N G A N E S O 2 3 0 0 3 , 5 8 4 4, 7 2 1 4, 1 5 1 F U N D I D A1 3 / 0 7 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 2 2 0 0 3 , 2 5 8 4 2 , 7 4 8, 2 1 1 F U N D I D A1 6 / 0 7 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 4 3 , 6 7 1 1 M A N G A N E S O 2 0 0 0 3 , 5 8 4, 5 2 , 6 6 7, 9 8 1 F U N D I D A1 8 / 0 7 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 5 4, 0 0 1 2 D U R O 2 1 0 0 4 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A2 0 / 0 7 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 3 3 , 3 1 0 M A N G A N E S O 2 3 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 4 2 7, 2 6 1 F U N D I D A2 1 / 0 7 /2 0 0 7 4 4 3 , 5 3 , 8 3 1 1 , 5 D U R O 2 5 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 6 0 7, 7 9 1 F U N D I D A2 4 / 0 7 /2 0 0 7 3 , 5 4 4, 5 4, 0 0 1 2 M A N G A N E S O 2 4 0 0 4 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A2 5 / 0 7 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 2 3 0 0 4 8 3 , 5 2 , 2 2 6, 6 7 1 F U N D I D A2 7 / 0 7 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 D U R O 2 1 0 0 3 , 5 8 4 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A3 0 / 0 7 /2 0 0 7 4, 5 5 3 , 5 4, 3 1 3 D U R O 2 5 0 0 4 8 4 2 , 7 5 8, 2 6 1 F U N D I D AT O T A L E S 3 9, 5 4 0, 5 4 0, 5 4 0, 1 7 1 2 0, 5 T O T A L 2 0 4 0 0 3 7 8 3 , 8 5 2 , 7 7 8, 3 2 1 0F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2 · h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 4, 3 2 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2 · hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 3 , 6 6 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 6, 6 5 g / k W hLc 8, 3 2 c m / ho r aTo x 1 6, 8 3 3 1 ho r a s Qc 5 , 1 9 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 6 2 6 2 1 c m / ho r aNOTA

: A p r in c i p io de e s te me s se re a l iz ó e l c a m b io de l a d r i l lo re f r a c t a r io a l a c u b a po r l o q ue h u bo v a r io s d í a s s in p ro d u c c i ón.

1 8 3DESGASTE DE ELECTRODOS AGOSTO 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)

FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.

FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 1 / 0 8 /2 0 0 7 4 3 3 , 5 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 2 5 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A0 3 / 0 8 /2 0 0 7 3 4 3 , 5 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 2 3 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 3 7 7, 1 1 1 F U N D I D A0 4 / 0 8 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 3 , 1 7 9, 5 D U R O 2 7 0 0 4 8 3 2 , 0 1 6, 0 3 1 F U N D I D A0 8 / 0 8 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 4 3 , 6 7 1 1 D U R O 2 5 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 6 6 7, 9 8 1 F U N D I D A1 0 / 0 8 /2 0 0 7 4 4 3 , 5 3 , 8 1 1 , 5 D U R O 2 6 0 0 4 8 4 2 , 4 3 7, 3 0 1 F U N D I D A1 1 / 0 8 /2 0 0 7 3 4 3 3 , 3 3 1 0 D U R O 2 8 0 0 4 8 3 , 5 2 , 1 2 6, 3 5 1 F U N D I D A1 3 / 0 8 /2 0 0 7 2 , 5 3 3 , 5 3 , 0 0 9 M A N G A N E S O 2 9 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 1 , 7 9 5 , 3 8 1 F U N D I D A1 5 / 0 8 /2 0 0 7 3 3 , 5 3 3 , 1 7 9, 5 M A N G A N E S O 2 5 0 0 3 , 2 5 8 3 2 , 4 7 7, 4 2 1 F U N D I D A1 6 / 0 8 /2 0 0 7 8 8, 5 8 8, 2 2 4, 5 M A N G A N E S O 5 6 0 0 7, 5 8 3 , 5 2 , 7 7 8, 3 0 2 F U N D I D A S2 0 / 0 8 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 D U R O 2 4 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 3 7 7, 1 1 1 F U N D I D A2 1 / 0 8 /2 0 0 7 4 3 3 3 , 3 3 1 0 M A N G A N E S O 2 8 0 0 4 8 3 2 , 1 2 6, 3 5 1 F U N D I D A2 3 / 0 8 /2 0 0 7 9 8 7 8, 0 2 4 B L A N D O 2 4 0 0 4, 2 5 8 4 4, 7 8 1 4, 3 4 1 F U N D I D A2 4 / 0 8 /2 0 0 7 1 5 7 6, 5 9, 5 2 8, 5 B L A N D O 2 7 0 0 4, 5 8 4 5 , 3 6 1 6, 0 9 1 F U N D I D A2 8 / 0 8 /2 0 0 7 3 3 , 5 4 3 , 5 1 0, 5 D U R O 2 3 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A3 0 / 0 8 /2 0 0 7 4, 5 3 , 5 3 , 5 3 , 8 1 1 , 5 D U R O 2 1 0 0 3 , 2 5 8 3 , 5 3 , 0 0 8, 9 9 1 F U N D I D A3 1 / 0 8 /2 0 0 7 7 6, 5 6 6, 5 1 9 , 5 B L A N D O 2 8 0 0 4, 5 8 3 3 , 6 7 1 1 , 0 1 1 F U N D I D AT O T A L E S 8 0, 5 7 1 6 9 7 3 , 5 0 2 2 0, 5 T O T A L 4 1 3 0 0 6 5 , 5 8 3 , 3 2 2 , 6 5 7, 9 4 1 7F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2 · h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 5 , 7 9 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 4, 9 1 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 8, 9 2 g / k W hLc 7, 9 4 c m / ho r aTo x 1 7, 6 2 8 7 ho ra s Qc 5 , 4 8 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 6 7 3 8 c m / ho r a

1 8 4DESGASTE DE ELECTRODOS SEPTIEMBRE 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)

FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.

FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 3 / 0 9 /2 0 0 7 5 4, 5 4 4, 5 0 1 3 , 5 D U R O 2 7 0 0 4 8 3 , 5 2 , 8 6 8, 5 7 1 F U N D I D A0 5 / 0 9 /2 0 0 7 3 , 5 4 4 3 , 8 3 1 1 , 5 D U R O 2 2 0 0 3 , 5 8 4 2 , 7 8 8, 3 5 1 F U N D I D A0 6 / 0 9 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 , 5 3 , 6 7 1 1 M A N G A N E S O 2 4 0 0 3 , 7 5 8 3 2 , 4 8 7, 4 5 1 F U N D I D A1 0 / 0 9 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 4 3 , 6 7 1 1 M A N G A N E S O 2 8 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 6 6 7, 9 8 1 F U N D I D A1 2 / 0 9 /2 0 0 7 4, 5 4 3 , 5 4, 0 1 2 M A N G A N E S O 2 5 0 0 4, 1 5 8 4 2 , 4 5 7, 3 4 1 F U N D I D A1 4 / 0 9 /2 0 0 7 3 , 5 4, 5 4 4, 0 0 1 2 D U R O 2 4 0 0 4 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A1 5 / 0 9 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 0 1 0, 5 M A N G A N E S O 2 9 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 2 , 0 9 6, 2 8 1 F U N D I D A1 7 / 0 9 /2 0 0 7 6, 5 6 8 6, 8 3 2 0, 5 B L A N D O 2 5 0 0 4, 5 8 3 3 , 8 6 1 1 , 5 7 1 F U N D I D A1 8 / 0 9 /2 0 0 7 4 3 , 5 4, 5 4, 0 1 2 M A N G A N E S O 2 0 0 0 4, 5 8 3 , 5 2 , 2 6 6, 7 7 2 F U N D I D A S1 9 / 0 9 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 , 5 3 , 7 1 1 D U R O 2 1 0 0 4 8 4 2 , 3 3 6, 9 9 1 F U N D I D A2 1 / 0 9 /2 0 0 7 4, 5 3 3 , 5 3 , 6 7 1 1 M A N G A N E S O 2 6 0 0 4 8 3 2 , 3 3 6, 9 9 1 F U N D I D A2 4 / 0 9 /2 0 0 7 4, 5 5 4 4, 5 1 3 , 5 D U R O 2 5 0 0 3 , 5 8 4 3 , 2 7 9, 8 0 1 F U N D I D A2 5 / 0 9 /2 0 0 7 7, 5 8 7 7, 5 2 2 , 5 B L A N D O 2 3 0 0 4, 7 5 8 4 4, 0 1 1 2 , 0 3 1 F U N D I D A2 7 / 0 9 /2 0 0 7 6 6, 5 8 6, 8 2 0, 5 B L A N D O 2 4 0 0 4, 5 8 3 , 5 3 , 8 6 1 1 , 5 7 1 F U N D I D A2 8 / 0 9 /2 0 0 7 9 8 8, 5 8, 5 2 5 , 5 B L A N D O 2 5 0 0 5 8 3 , 5 4, 3 2 1 2 , 9 5 1 F U N D I D AT O T A L E S 7 3 7 2 7 3 7 2 , 6 7 2 1 8 T O T A L 3 4 3 0 0 5 7, 7 5 8 3 , 3 4 2 , 7 6 8, 2 7 1 6 F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2· h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 5 , 7 2 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 4, 8 5 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h / tX 5 O h m R c e e 8, 8 1 g / k W hLc 8, 2 7 c m / ho r aTo x 1 6, 9 3 6 4 ho ra s Qc 5 , 6 3 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 6 9 8 3 1 c m / ho r a

1 8 5DESGASTE DE ELECTRODOS OCTUBRE 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)

FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.

FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 1 / 1 0 /2 0 0 7 8 8, 5 9 8, 5 0 2 5 , 5 B L A N D O 3 0 0 0 4, 5 8 4 4, 8 0 1 4, 3 9 1 F U N D I D A0 3 / 1 0 /2 0 0 7 4 5 3 , 5 4, 1 7 1 2 , 5 D U R O 2 8 0 0 3 , 2 5 8 3 , 5 3 , 2 6 9, 7 7 1 F U N D I D A0 4 / 1 0 /2 0 0 7 8 9 9, 5 8, 8 3 2 6, 5 M A N G A N E S O 6 8 0 0 6, 2 5 8 3 , 5 3 , 5 9 1 0, 7 7 2 F U N D I D A0 5 / 1 0 /2 0 0 7 7 7, 6 8 7 , 5 3 2 2 , 6 B L A N D O 2 8 0 0 4, 2 5 8 4 4, 5 0 1 3 , 5 1 1 F U N D I D A0 9 / 1 0 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 , 5 3 , 3 1 0 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4, 1 5 8 5 2 , 0 4 6, 1 2 1 F U N D I D A1 0 / 1 0 /2 0 0 7 4 4, 5 5 4, 5 0 1 3 , 5 D U R O 3 1 0 0 4, 5 8 4 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A1 2 / 1 0 /2 0 0 7 8 8, 5 8 8, 1 7 2 4, 5 B L A N D O 2 9 0 0 5 8 3 , 5 4, 1 5 1 2 , 4 5 1 F U N D I D A1 5 / 1 0 /2 0 0 7 6, 5 6 7 6, 5 0 1 9, 5 B L A N D O 3 0 0 0 4, 5 8 3 , 5 3 , 6 7 1 1 , 0 1 1 F U N D I D A1 6 / 1 0 /2 0 0 7 7 8 9 8, 0 2 4 M A N G A N E S O 5 5 0 0 6, 5 8 3 3 , 1 3 9, 3 8 2 F U N D I D A1 8 / 1 0 /2 0 0 7 4 5 4, 5 4, 5 1 3 , 5 D U R O 2 9 0 0 3 , 5 8 2 , 5 3 , 2 7 9, 8 0 1 F U N D I D A1 9 / 1 0 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 0 1 0, 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4, 5 8 3 1 , 9 8 5 , 9 3 1 F U N D I D A2 0 / 1 0 /2 0 0 7 4 5 , 5 4, 5 4, 7 1 4 D U R O 2 8 0 0 3 , 5 8 4, 5 3 , 3 9 1 0, 1 6 1 F U N D I D A2 3 / 1 0 /2 0 0 7 5 6 5 , 5 5 , 5 1 6, 5 D U R O 3 2 0 0 4, 5 8 3 3 , 1 0 9, 3 1 1 F U N D I D A2 5 / 1 0 /2 0 0 7 6, 5 7 7, 5 7, 0 2 1 B L A N D O 3 0 0 0 4 8 3 , 5 4, 4 5 1 3 , 3 4 1 F U N D I D A3 1 / 1 0 /2 0 0 7 1 0 1 0, 5 1 2 1 0, 8 3 2 , 5 D U R O 5 5 0 0 6, 5 8 3 4, 2 3 1 2 , 7 0 2 F U N D I D AT O T A L E S 8 9 9 7 , 1 1 0 0, 5 9 5 , 5 3 2 8 6, 6 T O T A L 5 0 3 0 0 6 5 , 2 5 8 2 , 9 7 2 , 8 9 8, 6 8 1 8F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2· h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 7 , 2 4 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 6, 1 4 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 1 1 , 1 6 g / k W hLc 8, 6 8 c m / ho r aTo x 1 6, 1 2 8 7 ho r a s Qc 6, 2 0 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 7 9 1 7 9 c m / ho r a

1 8 6DESGASTE DE ELECTRODOS NOVIEMBRE 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)

FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.

FUSIÓN FASE

A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 5 / 1 1 /2 0 0 7 8 9 7, 5 8, 1 7 2 4, 5 G R I S 6 5 0 0 6 8 3 , 5 3 , 4 6 1 0, 3 7 2 F U N D I D A0 7 / 1 1 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 , 5 3 , 6 7 1 1 B L A N C O 2 8 0 0 4 8 3 2 , 3 3 6, 9 9 1 F U N D I D A0 9 / 1 1 /2 0 0 7 3 3 , 5 4 3 , 5 0 1 0, 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7 , 6 2 1 F U N D I D A1 0 / 1 1 /2 0 0 7 4 3 3 , 5 3 , 5 0 1 0, 5 B L A N C O 3 1 0 0 4 8 3 2 , 2 2 6, 6 7 1 F U N D I D A1 2 / 1 1 /2 0 0 7 4, 5 4 3 , 5 4, 0 1 2 B L A N C O 3 0 0 0 4, 1 5 8 3 , 5 2 , 4 5 7 , 3 4 1 F U N D I D A1 4 / 1 1 /2 0 0 7 8 9 1 0 9 , 0 0 2 7 G R I S 6 2 0 0 6, 5 8 3 , 5 3 , 5 2 1 0, 5 5 2 F U N D I D A1 6 / 1 1 /2 0 0 7 4 4, 5 3 , 5 4, 0 0 1 2 G R I S 3 1 0 0 4 8 4 2 , 5 4 7 , 6 2 1 F U N D I D A1 7 / 1 1 /2 0 0 7 4, 5 4 3 , 5 4, 0 0 1 2 G R I S 3 0 0 0 4, 5 8 3 , 5 2 , 2 6 6, 7 7 1 F U N D I D A1 9 / 1 1 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 3 , 5 8 3 2 , 5 4 7 , 6 2 1 F U N D I D A2 1 / 1 1 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 3 , 2 9, 5 D U R O 2 9 0 0 3 , 7 5 8 2 , 5 2 , 1 4 6, 4 3 1 F U N D I D A2 2 / 1 1 /2 0 0 7 4 3 3 , 5 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 3 0 0 0 4, 5 8 3 1 , 9 8 5 , 9 3 1 F U N D I D A2 3 / 1 1 /2 0 0 7 8 1 1 9 9, 3 2 8 B L A N D O 5 6 0 0 7, 5 8 4 3 , 1 6 9 , 4 8 2 F U N D I D A2 6 / 1 1 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 1 0, 5 B L A N C O 3 2 0 0 4, 5 8 3 1 , 9 8 5 , 9 3 1 F U N D I D A2 8 / 1 1 /2 0 0 7 8, 5 7 7, 5 7, 7 2 3 B L A N D O 6 2 0 0 6, 5 8 3 3 , 0 0 8, 9 9 2 F U N D I D A3 0 / 1 1 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 1 0, 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4 8 4 2 , 2 2 6, 6 7 1 F U N D I D AT O T A L E S 7 4 7 6 7 2 7 4, 0 0 2 2 2 T O T A L 5 4 6 0 0 6 6, 7 5 8 3 , 3 3 2 , 0 2 6, 0 5 1 9 F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2· h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 5 , 7 6 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7 , 3 7 c m 3 / k A 2 · hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 4, 8 8 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 8, 8 7 g / k W hLc 6, 0 5 c m / ho r aTo x 2 3 , 1 3 4 7 ho ra s Qc 4, 4 8 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 5 1 2 3 6 c m / ho r a

1 8 7DESGASTE DE ELECTRODOS DICIEMBRE 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)

FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.

FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 3 / 1 2 /2 0 0 7 4 4, 5 3 , 5 4, 0 0 1 2 D U R O 3 0 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 2 , 3 9 7, 1 7 1 F U N D I D A0 5 / 1 2 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 3 3 , 3 3 1 0 D U R O 2 9 0 0 3 , 5 8 3 2 , 4 2 7, 2 6 1 F U N D I D A0 7 / 1 2 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 3 1 0 0 3 , 7 5 8 3 , 5 2 , 3 7 7, 1 1 1 F U N D I D A1 0 / 1 2 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 , 5 3 , 3 3 1 0 M A N G A N E S O 2 8 0 0 3 , 7 5 8 3 2 , 2 6 6, 7 7 1 F U N D I D A1 3 / 1 2 /2 0 0 7 4, 5 4 3 , 5 4, 0 1 2 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A1 4 / 1 2 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 0 1 0, 5 B L A N D O 2 9 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A1 7 / 1 2 /2 0 0 7 8 7, 5 7 7, 5 0 2 2 , 5 B L A N D O 3 1 0 0 4 8 4 4, 7 6 1 4, 2 9 1 F U N D I D A1 8 / 1 2 /2 0 0 7 3 3 , 5 3 3 , 1 7 9 , 5 G R I S 3 0 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 1 , 8 9 5 , 6 8 1 F U N D I D A2 0 / 1 2 /2 0 0 7 4 3 , 5 4 3 , 8 1 1 , 5 D U R O 3 0 0 0 4, 5 8 3 2 , 1 6 6, 4 9 1 F U N D I D A2 1 / 1 2 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 3 3 , 3 1 0 D U R O 2 9 0 0 4 8 2 , 5 2 , 1 2 6, 3 5 1 F U N D I D AT O T A L E S 4 1 4 1 3 6, 5 3 9 , 5 0 1 1 8, 5 T O T A L 2 6 7 0 0 3 5 , 5 8 3 , 3 0 2 , 5 5 7, 6 4 1 0 F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2 · h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 5 , 8 8 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 4Ta n Ф 0, 3 3 Qs 4, 9 8 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 9, 0 5 g / k W hLc 7, 6 4 c m / ho r aTo x 1 8, 3 3 4 1 ho ra s Qc 5 , 3 4 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 6 5 1 1 4 c m / ho r a

1 8 8

ANEXO B

1 8 9CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE ALGUNOS ACEROS DE LA EMPRESA MEPSA (METALURGICA PERUANA S. A.)

ACERO AL BAJO CARBONO MA-3

CARACTERÍSTICAS: Con excelentes propiedades estructurales de tracción, compresión, torsión y flexión con buenas características de soldabilidad y mecanizado, derivados de su contenido de manganeso. Medianamente resistente a los choques térmicos. ESTADO DE SUMINISTRO: Bonificado, normalizado y revenido, recocido con niveles de dureza comprendidos entre 150 – 200 BHN. Al estado templado y revenido, los niveles de dureza están comprendidos entre los 280 – 350 BHN. CAMPO DE APLICACIÓN: Moldes de acero para trabajos en temperatura, elementos de maquinarias, piñones, pistas y engranajes para molinos, rastras, brazos soportes para trapiche, cuchillas, bielas de chancadora (PITMAN), tapas de molino, montantes de prensa, matrices, poleas, etc. SOLDADURA: Se recomienda electrodos de bajo hidrógeno con las precauciones de pre y post calentamiento.

NOMBRE DE

MATERIAL

COD. MEPSA

REFERENCIAS ASTM

A N A L I S I S Q U I M I C O PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción Min. Punto Fluencia Min. % Mínimo Doblado Dureza Isod

C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc. Ft/Lb ACERO AL

BAJO CARBONO

MA-3

A148Gr80 – 50

A352LCC-1

.20

.30

.30

.70

1.00

1.66

.40

max

.10

max

.30

max

.30

max

.035

max

.05

max

80000

550

56.2

53000

366

38.6

15

35

90

160

200

20

1 9 0ACERO AL BAJO CARBONO MA-1 MA-4

CARACTERÍSTICAS: La microestructura ferrítico-perlítica nos garantiza una gran maquinabilidad y ductibilidad excelente soldabilidad enmarcándola dentro de los aceros con propiedades netamente estructurales. ESTADO DE SUMINISTRO: Normalizado, revenido y recocido según necesidades con durezas comprendidas entre 140 y 190 BHN. CAMPO DE APLICACIÓN: Piezas de tipo estructural, de buenas propiedades mecánicas, como bastidores, soportes y brazos de maquinarias, engranajes, muñones de alimentación y descarga, tapas de molino, bridas, soportes de trapiche, etc. SOLDADURA: Se recomienda el uso de electrodos de bajo hidrógeno.

NOMBRE DE

MATERIAL

COD.

MEPSA

REFERENCIAS

ASTM

A N A L I S I S Q U I M I C O

PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción

Min. Punto Fluencia

Min. % Mínimo Doblado Dureza Izod

C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc. Ft/Lb

ACERO AL BAJO

CARBONO

MA-1

MA-4

A27Gr 70 – 40

A27CrN – 1

.16

.28

.07

.17

.20

.60

.18

.66

.33

.67

.32

.58

.40

max

.40

max

.10

max

.10

max

.30

max

.30

max

.30

max

.30

max

.035

max

.035

max

.05

max

.05

max

70000

60000

482

413

49.2

42.2

47000

30000

324

207

34.2

21.9

22 22

40

40

100

100

137

190

140

170

20 20

1 9 1ACERO DE ALTO CARBONO AL CROMO - MOLIBDENO

MC-2 CARACTERÍSTICAS: También son conocidos como aceros perlíticos, dada su microestructura, ofrecen buenas propiedades de resistencia a la abrasión y a un moderado impacto. De gran dificultad en el mecanizado. ESTADO DE SUMINISTRO: Normalizado y revenido con durezas comprendidas entre 320 y 390 BHN. CAMPO DE APLICACIÓN: Forros para molinos de barras, molienda y remolienda, parrillas de descarga y clasificadoras, zapatas para clasificador, rastras, barras para sinterizador, ruedas, placas de desgaste, etc. SOLDADURA: No recomendable.

MC-4 CARACTERÍSTICAS: Su microestructura de perlita muy fina le brinda elevadas propiedades de resistencia a la abrasión conjuntamente con una elevada resistencia al impacto. ESTADO DE SUMINISTRO: Bonificado, con niveles de dureza entre 388 – 477 BHN. Su rectificado se efectúa con esmeril. CAMPO DE APLICACIÓN: Forros para molinos de gran diámetro, molienda y remolienda, parrillas de descarga y clasificadoras, etc. SOLDADURA: No recomendable.

NOMBRE DE MATERIAL

COD.

MEPSA

REFERENCIAS

ASTM

A N A L I S I S Q U I M I C O

PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción

Min. Punto Fluencia

Min. % Mínimo Doblado Dureza Isod

C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc. Ft/Lb ACERO AL

ALTO CARBONO

AL

CROMO MOLIBDENO

MC - 2

MC - 4

A148GR

140 - 120

A148GR

140 - 120

.50

.60

.60

.90

.40

.60

.30

.90

.60

.70

1.00

1.60

2.10

2.30

2.00

2.60

.40

.50

.25

.45

.30

max

.30

max

.30

max

.30

max

.035

max

.05

max

.05

max

.05

max

140000

180000

960

1235

98

126

320

390

390

477

34 41 41 48

1 9 2ACERO AL BAJO CARBONO

MC - B CARACTERÍSTICAS: Son aceros al alto carbono con una excelente resistencia al impacto y a la abrasión con muy buenas características de comportamiento estructural como son compresión y tracción. ESTADO DE SUMINISTRO: Normalizado y revenido para condiciones de trabajo estructurales con niveles de dureza entre 215 y 255 BHN de fácil maquinabilidad. Bonificado para solicitud de altois esfuerzos en el campo de la molienda con durezas de 550 – 700 BHN. CAMPO DE APLICACIÓN: Ruedas para carros mineros, soportes, parrillas, grampas, placas de desgaste, rodillos, etc. SOLDADURA: Tomando precauciones y con soldadura eléctrica utilizar electrodos de bajo hidrógeno.

NOMBRE DE

MATERIAL

COD. MEPSA

REFERENCIAS ASTM

A N A L I S I S Q U I M I C O PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción Min. Punto Fluencia Min. % Mínimo Doblado Dureza Isod

C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc. Ft/Lb ACERO AL

BAJO CARBONO

MC – B

A 148 GR

105 – 85

.60

.90

.30

.50

.50

1.00

.25

.60

.05

.10

.30

max

.30

max

.06

max

.05

max

115000

791

80.8

80000

552

58

255

477

25

48

1 9 3

FIERROS FUNDIDOS GRISES MH – 1

CARACTERÍSTICAS: Metal tradicionalmente utilizado para cubrir requerimientos comunes en piezas sometidas a esfuerzos de compresión con bajo módulo de elasticidad. De buena maquinabilidad. El espesor de la pieza determinará el contenido de carbono equivalente más conveniente. ESTADO DE SUMINISTRO: Bruto de colada o con envejecimiento estructural durezas de 150 a 300 BHN. CAMPO DE APLICACIÓN:

- Maza para trapiche. - Piezas estructurales de gran rigidez, para

trabajos a la compresión. - Forros de carga y descarga para molinos de

minerales (Trunnions Liners). - Engranajes y piñones. - Chumaceras. - Partes de máquinas herramientas. - Tapas de molino. - Etc.

SOLDADURA: Con electrodos de alta ductibilidad y baja temperatura.

NOMBRE DE

MATERIAL

COD. MEPSA

REFERENCIAS ASTM

A N A L I S I S Q U I M I C O PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción Min. Punto Fluencia Min. % Mínimo Doblado Dureza Isod

C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc. Ft/Lb FIERROS FUNDIDOS GRISES

MH – 1

A48 – 40S.A

2.8

3.2

1.7

2.1

.60

.90

.40

max

.10

max

.30

max

.50

max

.10

max

.15

max

40000

275

28.1

207

285

30

1 9 4

FIERROS FUNDIDOS GRISES MH–3 MH-4

CARACTERÍSTICAS: Aplicado al campo donde las condiciones de trabajo sean de mayores resistencias a la compresión y temperatura, de muy buena maquinabilidad. El espesor de la pieza determinará el contenido de carbono equivalente más conveniente. El metal MH-4 siendo opcional, se suministra con tenores residuales controlados de Cu y Ni, para aplicaciones específicas. ESTADO DE SUMINISTRO: Bruto de colada o con alivio estructural durezas de 90 – 180 BHN. CAMPO DE APLICACIÓN: Lingoteras, tazas para escoria, engranajes, ollas para refinar metales, moldes para metales no ferrosos, etc. SOLDADURA: Con electrodo de alta ductibilidad y baja temperatura.

NOMBRE DE

MATERIAL

COD.

MEPSA

REFERENCIAS

ASTM

A N A L I S I S Q U I M I C O

PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción

Min. Punto Fluencia

Min. % Mínimo Doblado Dureza Isod

C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc. Ft/Lb

FIERROS FUNDIDOS GRISES

MH – 3

MH – 4

A 48 – 20 S

A 48 – 20 S

3.1

3.7

3.4

3.9

1.9

2.5

2.2

3.0

.40

.60

.40

.60

.20

max

.20

max

.10

max

.10

max

.30

max

.03

max

.30

max

.03

max

.10

max

.10

max

.15

max

.15

max

20000

20000

138

138

14.0

14.0

100

172 96

172

1 9 5

ACEROS AL MANGANESO AUSTENÍTICOS MB-1, MB-3, MB-4, MB-5, MB-6, MB-7

CARACTERÍSTICAS: Estos aceros también son conocidos como aleaciones tipo Hadfield en honor a su inventor. Desde inicios del siglo a la fecha se continúa utilizando en un amplio campo de aplicaciones y en condiciones de operación tales como, chancado, trituración, impacto y molienda gruesa. Se caracteriza fundamentalmente por su alta resistencia al impacto consiguiéndose paralelamente durante su uso un efecto secuencial indispensable de autoendurecimiento en la zona de trabajo. Características que mejoran ampliamente sus propiedades de resistencia al desgaste altamente erosivo. Dependiendo del uso a que se encuentren sometidos, los contenidos de carbón pueden oscilar entre 1.0 % y 1.30 % y los contenidos de manganeso entre 11 % a 14 %, los contenidos de cromo – molibdeno fluctuarán también convenientemente. Bajo condiciones de severo impacto durante las operaciones se llega a obtener niveles de dureza situadas entre 400 – 600 BHN. Mientras estas no sean las condiciones de trabajo los resultados obtenidos serán de bajo rendimiento, por lo que es necesario un impacto sustancial para endurecer las superficies expuestas a partículas erosivas. REQUERIMIENTOS: Para suministros estándares, contamos con nuestras aleaciones del tipo MB-5, MB-5 y MB-7, las cuales cubre la gran gama de exigencias en trabajos de gran impacto e impacto moderado. Adicionalmente según solicitud específica, contamos con aleaciones como el MB-3, MB-4 y MB-6, cuya producción esta supeditada a la fijación de lotes mínimos de común acuerdo con el cliente.

METALES ESTANDAR

NOMBRE DE

MATERIAL

COD.

MEPSA

REF. ASTM

A N A L I S I S Q U I M I C O

PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción

Min.

% Mínimo Doblado Dureza Isod

C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc.

Ft/Lb

ALEACIÓ

N

AUST

ENÍT

ICA

HADFIE

LD

MB – 1

MB – 5

MB – 7

A – 128 A

A – 128E1

A – 128C

1.1

1.3

1.1

1.3

1.25

1.40

.40

1.00

.40

1.00

.40

1.00

11.0

14.0

11.0

14.0

12.0

13.0

.80

max

.80

max

2.5

max

Res.

.80

1.00

Res.

Res.

Res.

Res.

Res.

Res.

Res.

.05

max

.05

max

.06

max

.05

max

.05

max

.05

max

120000

120000

120000

84.4

84.4

84.4

30 30

25 25 25

190

230

190

230

21 21

1 9 6ACEROS AL MANGANESO AUSTENÍTICOS

CAMPO DE APLICACIÓN: Bowl, Mantle, quijadas de chancadora, martillos, parrillas, ruedas dentadas, zapatas de oruga, ruedas tensoras, rodillos trituradores, placas, yunques, dientes de pala, sapos o desvio de rieles, forros para molinos, etc. SOLDADURA: Sus propiedades físicas disminuyen cuando sufren calentamientos entre 200 ºC – 600 ºC, por lo que se recomienda no efectuar calentamientos durante los procesos de soldadura. Utilizar electrodos de alta ductibilidad y con propiedades de autoendurecimiento. MAQUINABILIDAD: Dada su propiedad de autoendurecimiento durante operaciones de maquinado es recomendable una velocidad de corte baja entre 10 – 12 metros/minuto. (Dependiendo de la pieza). El ángulo debe ser inclinado y negativo. ESTADO DE SUMINISTRO: se suministra en estado de apagado con durezas clásicas comprendidas entre 180 – 240 BHN.

METALES OPCIONALES

NOMBRE DE

MATERIAL

COD.

MEPSA

REF. ASTM

A N A L I S I S Q U I M I C O

PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción

Min.

% Mínimo Doblado Dureza Isod

C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc. Ft/Lb

ALEACIÓ

N

AUSTENÍT

ICA

HADFIE

LD

MB – 6

MB – 3

MB – 4

A – 128 F

A – 128C

A – 128D

1.00

1.20

1.10

1.30

.70

.80

.40

.60

.40

1.00

.40

.60

6.50

7.00

11.0

14.0

12.0

14.0

.50

max

1.8

2.2

.60

max

.90 1.10

Res.

Res.

0.30

max

Res

3.8

4.2

0.30

max

0.30

max

Res.

.05

max

.05

max

.05

max

.05

max

.05

max

.05

max

120000

100000

826

608

84.4

70

30 30

25 25

90

200

240

23

1 9 7

ANEXO C

REFRACTARIOS REPSA PARA HORNOS DE FUNDICIÓN

El proceso metalúrgico de la fundición permanente permite, por

reciclaje, la recuperación de los desechos metálicos inútiles.

El fundidor recoge la chatarra y la refunde en hornos para

transformarla en piezas metálicas nuevamente útiles y activas.

Todo proceso de fundición requiere: de un horno, donde se

realiza la operación metalúrgica del fundido; de una fuente de

calor, capaz de suministrar la energía térmica necesaria para

que el metal se funda y, especialmente, de una tecnología

eficaz para desarrollar competitivamente el proceso

metalúrgico reformativo seleccionado.

Los refractarios son los materiales con los que se construyen

los hornos y, por tanto, deben:

1. Resistir la temperatura a que se trabaja, sin

desperdiciar el calor que se suministra.

2. Hermetizar el reactor, para evitar pérdidas de metal

fundido.

3. Soportar la acción agresiva de la escoria y

contrarrestar la reacción corrosiva de su

neutralización.

Cualquiera que sea el horno elegido y cualquiera que sea la

tecnología de la operación, siempre habrá un refractario REPSA

capaz de resolver el problema más exigente de su fundición.

HORNO ELÉCTRICO DE ARCO

PREPARACIÓN DE MORTEROS REFRACTARIOS

1. Saque el material de la bolsa y revuélvalo.

2. Agregue agua limpia y mezcle hasta formar una pasta

suave, pegajosa y con la consistencia adecuada.

3. No moje el ladrillo antes de usar el mortero.

4. Si hace "junta de badilejo" aplique el mortero a una sola

cara del ladrillo.

5. Si hace "junta de inmersión" sumerja el ladrillo hasta

cubrir toda la cara del asiento.

6. Uso mortero de "fragua en frío" para hacer juntas de

dilatación en bloque y mortero de "fragua térmica" para

juntas para juntas de dilatación escalonada.

PREPARACIÓN DE CASTABLES REFRACTARIOS

Mezclado

Sólo agregue agua y mezcle completamente, como cualquier

concreto.

Instalado

• Con Badilejo: Para instalaciones pequeñas.

• Vaciado: Cuando se trata de llenar un encofrado (use

vibrador).

• Proyectado: Empleando pistola neumática, para cubrir

superficies grandes.

Curado

Luego de instalado:

• Mantenga el material humedecido.

• Deje fraguar entre 12 y 24 horas.

Secado

Antes de calentar deje que evapore totalmente el exceso de

agua.

Quemado

Siga un calentamiento que asegure:

• Eliminación del agua física (100°C).

• Eliminación del agua química (700°C).

• Reagrupamiento químico (1,100°C).

INSTALACIÓN DE PLÁSTICOS REFRACTARIOS.

1. Saque el material del envase.

2. Separe las "tajadas" del producto.

3. Coloque tajadas conforme va apisonando.

4. Para lograr una construcción sin grietas de laminación,

no debe interrumpir el trabajo y, si lo interrumpe, no

debe permitir que el material seque superficialmente.

5. Corte (no pula) para emparejar la construcción.

6. Haga líneas de expansión y punze "respiradoras".

7. Deje secar y caliente siguiendo una curva recomendada.

PRODUCTOS REPSA PARA HORNOS DE FUNDICIÓN.

LADRILLOS CLASE

MAXIMA TEMP.

DE SERVICIO

°C

Arcillosos

Clases alta refractariedad,

REPSA

Clase super refractariedad,

ALAMO

1430

1600

Aluminosos

Clase 50% Alúmina, DIALITE

Clase 60% Alúmina, ANCHOR

Clase 70% Alúmina, ALUSITE

Clase 80% Alúmina, CORALITE

1600

1700

1750

1760

Básicos

De Magnesita, REPMAG B

De Magnesita - Cromo, NUCON

60

De Cromo - Magnesita, CHROMEX

BG

*

*

*

Ácidos Clase alta refractariedad,

STAR *

MORTEROS

Arcillosos

De fragua térmica, TIERRA

REFRACTARIA.

De fragua en frío, PENSEAL.

*

*

Aluminosos

De fragua térmica, ANKORITE

65

De fragua en frío, HARWACO

BOND

*

*

Básicos De Cromo-magnesita,

THERMOLITH *

CASTABLES

Arcillosos Clase C: CASTABLE REPSA

Clase D: CASTABLE SUPER

1370

1480

Aluminosos Clase E : CASTABLE ALTA

ALUMINA 1650

Básicos

De magnesita - cromo,

CHROMEPAK

De cromo, CASTABLE CROMO

*

*

PLASTICOS

Arcillosos Clase Super Refractariedad,

PLASTICOS SUPER CS. 1600

Aluminosos

Clase 60%. PLASTICO APACHE

Clase 70% grafitado. PLASTICO

APACHITE

Clase 80%. PLASTICO CORALITE

Clase 80% fosfatado. CORAL

PLASTIC

1650

1650

1760

1700

APISONABLES

Aluminosos

Clase 80%. CORALITE RAMMING

MIX

Clase 80% grafitado. HARMIX

CU

1760

1760

Básicos

De magnesita. MAGNAMIX

De cromo - magnesita.

THERMOLITH BATCH

De magnesita - fosterita.

MAGFOS 85 R

*

*

*

Acido Silicoso. GRANOS DE CUARCITA *

MATERIAL

AISLANTE

Ladrillos

aislantes

ROTOL

K - 20

k - 23

k - 26

950

1100

1260

1430

Castables

Aislantes

Kaolite 2300 - LI

Kaolite 2500 - LI

1260

1370

PLACAS

AISLANTES SKAMOLEX SUPER 1100 1100

MANTA

CERÁMICA: KAOWOOL 1400

* Dependiente de las condiciones físico - químicas de la

operación.

HORNO ROTATIVO

HORNO DE CRISOL

1. Castable Extra.

Castable Super

2. Repsa.

Dialite

Alusite.

3. Plástico Super CS.

Plástico CORALITE

4. Ladrillo Aislante.

5. "Crisol"

HORNO CUBILOTE

HORNO ELÉCTRICO DE INDUCCIÓN

1. Crisol Refractario.

2. Protección Refractaria.

3. Aislamiento Térmico.

4. Bobina Inductora.

5. Piquera de Colada.

CRISOL REFRACTARIO:

Revestimiento Acido

GRANOS DE CUARCITA 3/8

Revestimiento Neutro

CORALITE RAMMING MIX

HARMIX CU

Revestimiento Básico

MAGNAMIX F

MAGFOS 85 R

GRANOS DE MAGNESITA 3/8